Revision A
Ausgegeben am 4. August 2026
Modellbasierte Schätzung
Abfangen eines Pfahldurchrutschens: 1,500 t bei 5 m/s mit einem POLARIS-Stoßdämpfer
Was ein Kranstoßdämpfer für die Abfanglast bewirkt, wenn der Boden einen eingerammten Pfahl freigibt: dasselbe Ereignis, mit und ohne Stoßdämpfer aus einem einzigen Eingabedatensatz berechnet.
Maßgebliches Ergebnis
Im Vergleichslauf mit starrer Verbindung beträgt die maximale Hakenlast 37,664 kN: 154% der angegebenen Kran-SWL. Mit der POLARIS-Einheit 2,000 t / 6.0 m beträgt sie im selben Modell 23,627 kN (96.4% der SWL), ohne dass der Hubstrang während des fünfsekündigen Abfangfensters vollständig entlastet wird.
Wenn der Boden den Pfahl freigibt
Beim Rammen hält der Boden den Pfahl. Gibt eine schwache Schicht ihn frei (ein
Pfahldurchrutschen), beschleunigen der Pfahl und der daran befestigte Hammer gemeinsam nach unten. Was der Kran noch hält, muss die bewegte Masse abfangen. Hier beträgt diese Masse 1,500 t: ein 1,200 t schwerer Pfahl mit einem 300 t schweren Hammer, der sich bei vollständiger statischer Lastaufnahme mit 5.0 m/s bewegt, wenn das gedehnte Anschlagzeug sein Gewicht trägt.
Das ist ein Stoßereignis von weniger als einer Sekunde, kein Hebevorgang bei Seegang. Die Schiffsbewegung ist deaktiviert und es wird kein Seegang angesetzt. So wird isoliert betrachtet, wie der Lastpfad die Energie aufnimmt. Der Vergleich erfolgt unter gleichen Bedingungen: Beide Varianten verwenden denselben Parametersatz. Für den Vergleichsfall wird lediglich der Stoßdämpfer durch eine starre Verbindung ersetzt.
Das Ereignis, vollständig definiert
Dies ist die vollständige Definition des Abfangvorgangs; alles nicht Aufgeführte entspricht den Modellvorgaben. Beide Varianten werden aus diesem einen Parametersatz erzeugt. Der Lauf startet nur, wenn sich die Varianten ausschließlich darin unterscheiden, ob ein Stoßdämpfer vorhanden ist.
| Parameter | Wert | Grundlage |
|---|---|---|
| Aufprallmasse | 1,200 t Pfahl + 300 t Hammer, fest verbunden · 1,500 t | Beispielhaft |
| Geschwindigkeit beim Durchrutschen | 5.0 m/s bei vollständiger statischer Lastaufnahme | Modellkonfiguration |
| Kran | 17,454 kN/m Hubstrang · SWL 24,517 kN (2,500 t) | Beispielhaft |
| Haken und Anschlagzeug | Haken 160 t · Anschlagmittel 49,763 / 46,653 kN/m | Modellkonfiguration |
| Stoßdämpfer | POLARIS 2,000 t · 6.0 m Hub | Produktdaten |
| Ventil und Vorfüllung | Ventil 18,000 kN · Vorspannkraft 15,696 kN · Gas 0.40 | Technikabteilung von ND |
| Seegangszustand | Keiner: Schiffsbewegung deaktiviert, Abfangvorgang isoliert | Modellkonfiguration |
| Vergleichsfall | Stoßdämpfer durch starre Verbindung ersetzt, sonst nichts geändert | Modellkonfiguration |
Dieselben fünf Sekunden, zweimal berechnet
Der Zeitverlauf ist das Hauptergebnis: ein Abfangvorgang, einmal mit starrer Verbindung und einmal mit Stoßdämpfer berechnet. Dies ist ein einzelnes deterministisches Ereignis ohne zufällige Anregung. Jeder angegebene Wert ist daher das Maximum seines Zeitverlaufs und kein statistischer Extremwert.
Maximale Hakenlast, MN · Kran-SWL 24.5
Bei starrer Verbindung verlangt der Abfangvorgang 154% der zulässigen Arbeitslast des Krans. Mit POLARIS bleibt die Hakenlast bei 96.4%.
Haken-DAF · statische Bezugsgröße 16,553 kN
Ausgewiesen, aber kein Freigabekriterium: Der maßgebliche Grenzwert für dieses Ereignis ist die links eingezeichnete zulässige Arbeitslast des Krans.
| Kennwert | Starre Verbindung | Mit POLARIS | Grenzwert | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Maximale Hakenlast | 37,664 kN | 23,627 kN | ≤ 24,517 kN SWL | ✓ 96.4% |
| Haken-DAF | 2.28 | 1.43 | – | ausgewiesen |
| DAF unter dem Stoßdämpfer | 2.41 | 1.31 | – | ausgewiesen |
| Vollständige Entlastungen | 2 | 0 | 0 | ✓ |
| Genutzter Hub | – | 4.98 m (83%) | < 6.0 m | ✓ |
| Mindestölstand im Ringraum | – | 6.2% | > 0 | ✓ |
Die Spitzenwerte werden auf dem Integrationsraster von 0.05 ms erfasst, nicht aus den Ausgabewerten im Abstand von 1 ms abgelesen: Bei einem kurzen Abfangstoß würde das Ablesen der Kurvenpunkte den Spitzenwert unterschätzen. Der DAF unter dem Stoßdämpfer wird auf das statische Eigengewicht der Nutzlast von 14,710 kN bezogen. POLARIS
wird anhand der Energiebilanz des Abfangvorgangs (Masse, Geschwindigkeit und Hub) ausgelegt, nicht allein anhand der Nennlast.
Grenzen der Aussagekraft
Gültigkeitsbereich
- Ein Pfahl, ein Kran, eine Ventileinstellung. Das Ergebnis ist nicht auf eine andere Pfahlmasse, einen anderen Hammer, eine andere Durchrutschgeschwindigkeit, Kransteifigkeit oder Ventilkraft übertragbar. Für jede andere Kombination ist ein neuer Lauf erforderlich; eine Interpolation reicht nicht aus.
- Eine Reaktion von Winde oder Bedienpersonal wird nicht modelliert. Nach dem ersten Abfangen zeigt die Kurve mit starrer Verbindung das freie Ausschwingen desselben Laststrangs. Sie zeigt das Verhalten des Lastpfads, nicht das Handeln der Besatzung.
- Trockenes, deterministisches Einzelereignis. Keine Wellen, keine Schiffsbewegung, kein Ensemble. Die Studie sagt nichts über das Verhalten bei Seegang oder darüber aus, wie häufig Pfahldurchrutschvorgänge auftreten.
- Der Vergleichsfall liegt innerhalb plausibler Grenzen. Die Spitzenlast von 37,664 kN bei starrer Verbindung liegt zwischen den beiden analytischen Schätzungen für diesen Fall: 34,190 kN bei nachgiebig angesetztem Kran und 44,759 kN bei starr angesetztem Kran. Die Kranfeder reagiert während des Abfangvorgangs teilweise mit; das lässt sich mit einer geschlossenen Formel nicht abbilden.
Mit unabhängigem Solver geprüft
Die Variante mit Stoßdämpfer wurde am 17. Juli 2026 mit OrcaFlex 11.3e gegengeprüft. Dabei wurde der Stoßdämpfer auf ein gemessenes Kraftgesetz reduziert, sodass die beiden Solver keinen Code gemeinsam nutzten. Die maximale Kranlast stimmte bis auf +0.23% überein, der Kran-DAF betrug 1.4299 gegenüber 1.4266 in CONSTELLATION, der maximale Hub wich um −0.4% ab und der quadratische Mittelwert der Kettenkraft über den Abfangvorgang um weniger als 1%.
Der Vergleichsfall mit starrer Verbindung nutzt den eigenen Abfangmodus von Norwegian Dynamics, der am 3. August 2026 ergänzt wurde, damit die Variante ohne Stoßdämpfer berechnet statt geschätzt werden konnte. Wo die geschlossene Lösung exakt ist, reproduziert der Modus den entsprechenden Abfangvorgang. Für den gesamten Laststrang stimmt er bis auf weniger als 0.5% mit einem unabhängigen Integrator für steife Systeme überein und liegt zwischen den beiden oben genannten analytischen Grenzen.
Was dieses Dokument nicht ist
- Keine zertifizierte Analyse. Es ist eine Zeitbereichsschätzung aus dem eigenen Modell von Norwegian Dynamics. Sie hat keine Freigabe durch einen Marine Warranty Surveyor und ersetzt keine projektspezifische Analyse nach DNV-ST-N001.
- Keine Leistungsgarantie. Ausrüstung für eine reale Rammkampagne wird anhand der dortigen Massen, Geschwindigkeiten und Akzeptanzkriterien ausgelegt.
Wer was geprüft hat
Dasselbe Abbildungspaar mit denselben Werten dient als durchgerechnetes Pile-Run-Beispiel auf der Seite zum
Dynamischen Verstärkungsfaktor : ein geprüfter Datensatz, der an beiden Stellen verwendet wird, damit die Angaben übereinstimmen.
Laufprotokoll
Alles für eine erneute Berechnung dieses Falls: die genaue Voreinstellung, Version, Definitionen und Solvereinstellungen hinter sämtlichen obigen Zahlen.
Laufprotokoll: die veröffentlichte technische Grundlage
- Fall
- CONSTELLATION-Voreinstellung factory:polaris_pile_run, Szenariopaket DS10-PKG-POL-PIR, ein einzelner Geschwindigkeitspunkt bei 5.0 m/s, Ventilkraft auf 18,000 kN eingestellt (Vorgabewert der Voreinstellung 17,658 kN).
- Version und Datum
- CONSTELLATION v1.2.96, Commit 29267cc. Lauf vom 3. August 2026. Die Variante mit Stoßdämpfer entspricht dem am 7. Juli 2026 festgeschriebenen Fall und lässt sich mit diesem Build beim DAF bis auf 0.05 % reproduzieren.
- Betriebsphase
- Pfahldurchrutschen: das Fall- und Abfangereignis beim Rammen (ND-DS-10 §10). Trocken, an der Luft, außerhalb der Spritzwasserzone.
- DAF-Definition
- DAF = die maximale Hakenzugkraft im Zeitfenster von 5 s geteilt durch das statische Gewicht der hängenden Last am Haken: Haken 160 t + POLARIS-Gehäuse 17.10 t + Kolbenstange 10.85 t + Nutzlast 1,500 t = 1,687.95 t, also 16,553 kN. Für den DAF unter dem Stoßdämpfer wird das Eigengewicht der Nutzlast von 14,710 kN verwendet: 1.31 mit POLARIS, 2.41 ohne.
- Bewerteter Lastpunkt
- Der Haken und der Krananschluss oberhalb des Stoßdämpfers. Die Kolbenstangenkraft unterhalb des Stoßdämpfers ist ein eigener Messkanal und hat einen anderen Wert.
- Schiffsbewegung und Seegangszustand
- Bewusst keiner. Ein Pfahldurchrutschen ist ein Stoßereignis von weniger als einer Sekunde. Deshalb ist die Bewegung des Trägerschiffs deaktiviert und es wird keine Wellenlast angesetzt: Der Fall isoliert den Abfangvorgang. Für diesen Fall sind weder Hs, Tp, Spektrum noch Einfallswinkel anzugeben, und diese Studie sagt nichts über das Verhalten bei Seegang aus.
- Dauer, Realisierungen, Statistik
- Zeitfenster 5.0 s, Ausgabe alle 1 ms, Integration mit 0.05 ms. Ein deterministischer Lauf je Variante: keine Startwerte für Zufallszahlen und kein Ensemble, da keine zufällige Anregung gemittelt werden muss. Die angegebene Spitze ist das Maximum des Zeitverlaufs und nicht mit einer Hüllkurve aus acht Startwerten wie in der Studie zur Spritzwasserzone vergleichbar.
- Nutzlast und Lastpfad
- 1,200 t Pfahl plus ein 300 t schwerer Hammer, fest verbunden, zusammen 1,500 t Aufprallmasse, Durchrutschgeschwindigkeit 5.0 m/s. Lastpfad: Kran 17,454.3 kN/m mit Dämpfung 66.85 kN·s/m, Haken 160 t, oberes Anschlagmittel 49,762.8 kN/m, POLARIS-Gehäuse 17.10 t, Kolbenstange 10.85 t, unteres Anschlagmittel 46,652.7 kN/m, Nutzlast 1,500 t.
- Anfangszustand und Stoßdämpfereinstellungen
- 5.0 m/s abwärts bei t = 0, ab vollständiger statischer Lastaufnahme. In der Anschlagkonfiguration für ein Pfahldurchrutschen hängen die weichen Anschlagmittel schlaff und die Kolbenstange bleibt eingefahren. POLARIS ist daher unbelastet, bis der Pfahl durchrutscht. Das Modell beginnt, sobald das Spiel aufgenommen ist und das gedehnte Anschlagzeug das statische Gewicht trägt, während das Gas seine Vorspannung hat. Dasselbe Ereignis erreicht die Anschlagmittel mit etwa 3.5 m/s: Das Gewicht beschleunigt die Masse, während sich das Anschlagzeug dehnt. Ein Durchrutschen, bei dem die Anschlagmittel mit 5.0 m/s erreicht werden, bringt mehr Energie mit und erfordert einen eigenen Rechenlauf. POLARIS 2,000 t / 6.0 m Hub, Ventilkraft 18,000 kN, Gasvorspannkraft 15,696 kN, Gasanteil 0.40. Der Lauf nutzt 4.98 m des 6.0 m Hubs (83 %); die ringförmige Ölkammer läuft nie leer (Mindeststand 6.2 %).
- Sind die Varianten direkt vergleichbar?
- Ja, das wird geprüft und nicht nur behauptet. Beide Varianten werden aus einem Parametersatz erzeugt. Das Skript vergleicht die Felder einzeln und verweigert den Lauf, wenn sich außer der Angabe zum Stoßdämpfer noch etwas unterscheidet. Massen, Steifigkeiten, Dämpfung, Schwerkraft, Anfangszustand und Integrationsschritt sind gleich.
- Maßgeblicher Grenzwert
- Kran-SWL 24,517 kN (2,500 t). Mit POLARIS erreicht die Hakenlast maximal 23,627 kN, entsprechend 96.4 % davon. Ohne POLARIS sind es 37,664 kN: 154 % der Kran-SWL. Der Strang wird innerhalb von fünf Sekunden zweimal vollständig entlastet und anschließend erneut gespannt. Eine einzelne Spitzenlastangabe erfasst das nicht.
- Unabhängige Verifizierung
- Die Variante mit Stoßdämpfer wurde am 17. Juli 2026 mit OrcaFlex 11.3e gegengeprüft; der Stoßdämpfer wurde dafür auf ein gemessenes Kraftgesetz reduziert: maximale Kranlast +0.23 %, Kran-DAF 1.4299 gegenüber 1.4266, maximaler Hub −0.4 %, quadratischer Mittelwert der Kettenkraft über den Abfangvorgang unter 1 %.
- Was diese Studie nicht ist
- Nicht auf andere Pfähle, Hämmer, Krane oder Ventileinstellungen übertragbar und keine Lasttabelle. Im Modell gibt es keine Reaktion von Winde oder Bedienpersonal. Die Kurve ohne Stoßdämpfer zeigt daher nach dem ersten Abfangen das freie Ausschwingen desselben Laststrangs.
- Hinweis zur Herkunft der Werte
- Bis zum 3. August 2026 ließ sich der Fall ohne Stoßdämpfer nicht simulieren: Wird das Gasvolumen auf null gesetzt, um einen blockierten Zylinder nachzubilden, wird der Druckterm singulär. ND veröffentlichte daher stattdessen eine analytische Schnapplastschätzung nach DNV-RP-N103. Ihr Wert hing davon ab, welcher Steifigkeitspfad als maßgeblich angenommen wurde: 34,190 kN bei nachgiebig angesetztem Kran, 44,759 kN bei starr angesetztem Kran. Der Simulator wurde um einen Abfangmodus mit starrer Verbindung ergänzt, sodass der Vergleichsfall jetzt berechnet statt geschätzt wird. Er ergibt 35,387 kN auf der Nutzlastseite, liegt zwischen den beiden Schätzungen und 21 % unter dem im Juli von ND veröffentlichten Wert für einen starr angesetzten Kran.
Eigenen Fall berechnen lassen
Nennen Sie uns die Massen von Pfahl und Hammer, den Kran und die Durchrutschgeschwindigkeit, gegen die Sie sich absichern möchten. Wir berechnen denselben Abfangvorgang für Ihren Fall, einschließlich der Konfigurationen, die die Kriterien nicht erfüllen.
Schutz beim Pfahldurchrutschen erklärt die Physik hinter diesem Fall · Stoßdämpfung behandelt die Energiebilanz · ← Zurück zum Knowledge Hub