Kryssing av skvalpesonen

Skvalpesonen er der et undervannsløft passerer gjennom bølgene ved overflaten. Her ser vi hvordan støt ved vanninnslag, oppdrift, motstand og medført masse påvirker løftelinen, hvordan slakke stropper gir rykklaster, og hva en passiv hivkompensator gjorde for et deksel på 35 t.

Av Tord Martinsen, daglig leder · mars 2026 · oppdatert september 2026 · 10 min lesetid

RIGEL og et gult GRP-deksel krysser vannlinjen ved siden av et offshorefartøy.

Kort fortalt

Fire virkninger spiller inn: støt når vannet treffer objektet, oppdrift når mer av det kommer under vann, motstand når det beveger seg gjennom vannet, og medført masse når vannet begynner å bevege seg med det.
Hvis kreftene oppover blir større enn objektets vekt, blir stroppene slakke og strammes deretter brått. DNV-RP-N103 krever at den hydrodynamiske kraften oppover ikke overstiger 90 % av objektets minste vekt i vann.
I vår studie av et GRP-deksel på 35 t ved Hs 1.8 m reduserte en RIGEL 75 t / 4.5 m den høyeste linjelasten fra 1,846 kN til 655 kN og fjernet alle tilfeller av slakke stropper. Marginen for slaglengde var begrensningen.

En sammenhengende passering av skvalpesonen tar bare et minutt eller to, lenger hvis løftet må stanse for vannfylling eller lufting. Likevel er det ofte denne fasen som avgjør hvilken sjøtilstand hele løftet kan gjennomføres i. Lastene endrer seg raskest her, og en lett nyttelast med stort areal kan få slakke stropper når den går ned i vannet.

Hva skvalpesonen er

Skvalpesonen er området rundt vannlinjen der en last er delvis i luft og delvis i vann. Høyden er ikke et fast antall meter: Området følger bølgetopper og bølgedaler og bevegelsen til krantuppen. Derfor vokser det med sjøtilstanden og fartøyets respons. Et objekt passerer gjennom sonen på vei ned og, hvis det hentes opp, på vei opp igjen.

Fire virkninger som endrer linjelasten

Støt ved vanninnslag. Vannet treffer undersiden og horisontale flater på objektet når det går ned i vannet. Kraften øker med kvadratet av støthastigheten, $F_{\text{slam}} = \tfrac{1}{2} \rho\, C_s A_s v_s^2$ , der $C_s$ er støtkoeffisienten (minst 3 for glatte sirkulære sylindre og 5 ellers, i den forenklede metoden), og $A_s$ er arealet som treffer vannet. Støtet er kortvarig og kraftig og er ofte dimensjonerende for kontrollen av nyttelasten og løfteutstyret.
Motstand. Vannet motsetter seg objektets bevegelse gjennom det. Kraften øker med kvadratet av den relative hastigheten, $F_D = \tfrac{1}{2} \rho\, C_D A_p v_r^2$ , der $A_p$ er arealet sett nedenfra. For en stor, flat nyttelast kan denne kraften overstige vekten i vann.
Varierende oppdrift. Etter hvert som mer av objektet kommer under vann, avlaster oppdriften løftelinen. Hver bølge endrer det neddykkede volumet og dermed linjelasten, $F_\rho = \rho\, \delta V g$ .
Medført masse. Vannet rundt objektet må akselerere sammen med det, slik at tregheten øker når objektet går under vann. Når krantuppen og bølgene beveger seg, oppstår en ekstra kraft som er proporsjonal med den relative akselerasjonen.

Hvor mye oppdriften betyr, avhenger av nyttelasten. En tett stålkonstruksjon beholder mesteparten av vekten i vann. Et objekt med lav vekt i forhold til volumet, som et GRP-deksel eller en modul med store tanker, mister en stor del av vekten (omtrent halvparten for massiv GRP), samtidig som det store arealet fanger opp bølgene (figur 1). Artikkelen vår om undervannsløft går gjennom motstand og medført masse med tall.

Figur 1. Hvorfor lette nyttelaster får slakke stropper. Når objektet går under vann, tar oppdriften noe av vekten bort fra løftelinen (de heltrukne linjene), mens bølgene får kraften til å svinge rundt dette nivået (feltene). En stålkonstruksjon beholder omtrent 87 % av vekten i vann. Et deksel av massiv GRP med lav vekt i forhold til volumet beholder omtrent halvparten, og det store arealet gjør at svingningen når under null. Under null er bølgekraften større enn vekten i vann, og stroppene blir slakke. Illustrasjonsverdier: Bølgekraften er satt til ±30 % og ±60 % av vekten i luft når objektet er neddykket.

Slakke stropper og rykklaster

Hvis oppdriften og bølgekreftene oppover blir større enn objektets vekt, blir stroppene slakke. Når de strammes igjen et øyeblikk senere, får løftelinen en rykklast, ofte langt over den statiske vekten. Den forenklede metoden i DNV-RP-N103 samler de fire virkningene i én karakteristisk hydrodynamisk kraft, $F_{\text{hyd}}$ , og bruker følgende kriterium for å unngå slakke stropper:

F_{\text{hyd}} \le 0.9\, F_{\text{static,min}}

Der slakke stropper ikke kan utelukkes, beregnes rykklasten fra rykkhastigheten, stivheten i løftesystemet og objektets masse med medført masse:

F_{\text{snap}} = v_{\text{snap}} \sqrt{K\,(M + A_{33})}

Hva en hivkompensator endrer

En passiv hivkompensator mellom kroken og stroppene gjør løftesystemet mykere. Gassfjæren tar opp krantuppens bevegelse som slaglengde i stedet for å overføre den til stroppene. Dermed fjernes kranens bidrag til objektets bevegelse relativt til vannet. Vannets egen bevegelse består. Motstanden og kraften fra medført masse blir lavere, og den lavere stivheten $K$ reduserer rykklasten i formelen over. Når kompensatoren er dimensjonert for tilfellet, holder den stroppene stramme.

Det er tre begrensninger. Kompensatoren må ikke bruke opp slaglengden under passeringen, ellers kommer topplastene tilbake. Objektets vekt på løftelinen avtar når det går under vann, og kompensatorens likevektsstilling flytter seg. Derfor kontrolleres tilgjengelig slaglengde i hver fase av passeringen. Et mykt system har dessuten en lang egenperiode: Det isolerer lasten bare fra bølger med vesentlig kortere periode og forsterker bevegelse nær egenperioden. Løftemodellen kontrollerer derfor innstillingen mot bølgeperiodene under operasjonen.

En adaptiv passiv enhet som ANTARES kan skifte til en stivere innstilling med bedre demping under passeringen, slik at endringen i vekt og bølgelastene bruker mindre av slaglengden, og deretter bli mykere igjen nedenfor sonen.

Eksempel: et GRP-deksel på 35 t ved Hs 1.8 m

I CONSTELLATION-studien vår CS-2026-004, senkes et beskyttelsesdeksel av glassfiberarmert plast på 35 t fra et konstruksjonsfartøy gjennom havoverflaten ved Hs 1.8 m og Tp 7.5 s. Dekselet er en krevende type nyttelast: et stort, tynt skall som er lett i forhold til størrelsen, slik at bølgene kan løfte det når det går i vannet. Samme nyttelast, sjøtilstand, løfteutstyr og åtte bølgerealisasjoner ble simulert med stiv rigging og med en RIGEL 75 t / 4.5 m.

Figur 2. Samme GRP-deksel på 35 t, sjøtilstand og bølgerealisasjoner, med stiv rigging og med en RIGEL-enhet på 75 t / 4.5 m: den verste av åtte realisasjoner ved Hs 1.8 m og Tp 7.5 s. Studie CS-2026-004, modellert i CONSTELLATION.

Verste av åtte realisasjoner	Stiv rigging	Med RIGEL
Høyeste linjelast, sammenlignet med RIGEL-enhetens SWL på 736 kN	1,846 kN (2.5×)	655 kN (89 %)
Nyttelastens DAF, sammenlignet med vår grense på 2.0	5.38	1.91
Tilfeller av slakke stropper i én simulering	11	0
Rykklastforhold, sammenlignet med grensen på 0.90 for slakke stropper	1.00	0.36
Brukt slaglengde ved den dimensjonerende enden (inntrekk), sammenlignet med vår margin på 90 %	uten kompensator	98.4 %

I de åtte simuleringene varierte DAF fra 3.41 til 5.38 med stiv rigging og fra 1.15 til 1.91 med RIGEL. Brukt slaglengde ved den dimensjonerende enden varierte fra 83 til 98 %. Rykklastforholdet er fallet i linestrekk under vekten i vann, som andel av denne vekten: Ved 1.00 blir stroppene slakke. Grensen på 0.90 er kriteriet for slakke stropper i DNV-RP-N103 anvendt på de simulerte strekkreftene. Grensene for DAF og slaglengde er våre referanser for denne studien, ikke DNV-grenser.

Simuleringene med kompensator oppfylte alle de fire responskriteriene i hver realisasjon. Slaglengden var begrensningen: Fire av de åtte brukte mer enn 90 % av slaglengden mot den dimensjonerende enden (inntrekk), opptil 98.4 %, uten å nå endestopperen. Innstillingen måtte derfor vurderes på nytt før et reelt løft. Ved Hs 2.0 m oppfylte ingen av de testede innstillingene alle fire kriteriene. Les studien av GRP-dekselet →

RIGEL fører et GRP-deksel gjennom skvalpesonen, simulert i CONSTELLATION.

Planlegging av passeringen

Vurder sjøtilstandene. Simuler passeringen for bølgehøydene, periodene og retningene som er aktuelle for operasjonen, med fartøyets bevegelse ved krantuppen. Resultatet er et operasjonsvindu. Et værvindu krever at værmeldingen holder seg innenfor dette gjennom hele operasjonen.
Velg passeringshastighet. Raskere senking forkorter tiden i sonen, men øker støthastigheten og støtlasten. DNV-RP-N103sin forenklede metode legger vanligvis til grunn en krokhastighet på 0.5 m/s. I vårt eksempel var senkehastigheten 0.16 m/s.
Kontroller begge ytterpunktene for strekkraft. Minste strekkraft avgjør om stroppene blir slakke. Topplasten avgjør om kranen, wiren og løfteutstyret tåler belastningen. Begge må kontrolleres.
Bekreft med en tidsdomenemodell. En tidsdomenemodell av bølgene, fartøyet, kranen og løfteutstyret, objektets hydrodynamikk og kompensatoren gir strekkrefter, bevegelser og slaglengde til sluttkontrollen. CONSTELLATION simulerer dette med og uten kompensator.

Kilder og forutsetninger

Støt ved vanninnslag, motstand, varierende oppdrift, kriteriet for slakke stropper og rykklast følger den forenklede metoden i DNV-RP-N103, tidligere DNV-RP-H103.
Eksempelet er CONSTELLATION-studien vår CS-2026-004 (revisjon C, 5. august 2026): et GRP-deksel på 35 t, RIGEL 75 t / 4.5 m, Hs 1.8 m, Tp 7.5 s (JONSWAP), åtte realisasjoner på 120 s. Hvert tall i tabellen er den verste verdien for det aktuelle målet. SWL på 736 kN er merkekapasiteten til RIGEL 75 t-enheten, og linjelasten er målt i gruppen med fire stropper over dekselet. Dekselet er et skall på 15 × 12 × 3 m, fortrenger 10.73 m³ og beholder omtrent 69 % av vekten i vann. Dette er en studie for innledende vurdering, ikke en sertifisert analyse.
Figur 1 er en illustrasjon: stål ved 7.85 t/m³ og massiv GRP ved omtrent 1.9 t/m³, med bølgekraften som angitt i figurteksten.

Ofte stilte spørsmål

Hva er skvalpesonen?

Området rundt vannlinjen der et løftet objekt er delvis i luft og delvis i vann. Høyden følger bølgene og krantuppens bevegelse, så den endrer seg med sjøtilstanden og fartøyet.

Hvorfor er skvalpesonen ofte den kritiske fasen i et undervannsløft?

Her endrer lastene seg raskest: støt når vannet treffer objektet, oppdrift når det går under vann, motstand når det beveger seg gjennom vannet, og medført masse når vannet beveger seg med det. Et lett objekt med stort areal kan få slakke stropper og deretter en rykklast. Passeringen avgjør ofte hvilken sjøtilstand løftet kan gjennomføres i.

Hva er en rykklast?

En kortvarig, kraftig last når slakke stropper eller en slakk wire strammes igjen. DNV-RP-N103 forebygger dette ved å kreve at den hydrodynamiske kraften oppover ikke overstiger 90 % av objektets minste vekt i vann, og angir hvordan lasten beregnes der den ikke kan unngås.

Hvordan hjelper en hivkompensator i skvalpesonen?

Den tar opp krantuppens bevegelse som slaglengde og fjerner dermed kranens bidrag til objektets bevegelse relativt til vannet, slik at kreftene blir mindre. Når den er dimensjonert for tilfellet og har slaglengde igjen, holder den stroppene stramme. I vår studie av et GRP-deksel på 35 t ved Hs 1.8 m reduserte en RIGEL 75 t / 4.5 m den høyeste linjelasten fra 1,846 kN til 655 kN og fjernet alle tilfeller av slakke stropper.

Hvilke nyttelaster er vanskeligst å føre gjennom skvalpesonen?

Objekter med lav vekt i forhold til volumet og store flater: Deksler, tanker og oppdriftsmoduler mister mye av vekten når de går under vann, mens de store flatene fanger opp bølgene og vannmotstanden. En tett stålkonstruksjon beholder mesteparten av vekten i vann og er enklere å håndtere.

Hvilken kompensator passer for arbeid i skvalpesonen?

RIGEL eller CYGNUS når én innstilling passer for hele løftet. ANTARES er en adaptiv passiv enhet for tilfeller der passeringen krever en stivere innstilling med bedre demping enn resten av løftet. Valget kontrolleres i en løftemodell for nyttelasten og sjøtilstandene.