Undervannsløft

Fire vannkrefter virker på en nyttelast mellom dekk og havbunn: oppdrift, vannslag, strømningsmotstand og tilleggsmasse. Slik påvirker de linekraften, hvor store de blir, hvorfor den siste innseilingen avgjør landingen, og hva dybden gjør med kompensatoren.

Av Peter Wang, COO · desember 2025 · oppdatert september 2026 · 13 min lesetid

RIGEL passiv hivkompensator som firer ned et GRP-deksel mot havbunnen.

Kort fortalt

Fire krefter virker på en nyttelast i vann. Oppdriften endrer den effektive vekten, vannslag oppstår ved nedsenking, strømningsmotstanden øker med kvadratet av farten gjennom vannet, og tilleggsmassekraften øker med akselerasjonen.
I regneeksemplene får en plate på 15 × 10 m ved 1.57 m/s omtrent 216 kN (22 t) i strømningsmotstand med koeffisienten for stasjonær strømning, eller omtrent 474 kN (48 t) med DNV-RP-N103sin verdi for bølgesonen, mens et prisme på 10 × 10 × 20 m ved 1.23 m/s² får omtrent 908 kN (93 t) i tilleggsmassekraft.
En hivkompensator dimensjonert for løftet reduserer den delen av nyttelastens hastighet og akselerasjon relativt til vannet som skyldes kranen. Dermed reduseres begge kreftene, samtidig som wiren holdes i strekk helt frem til landing.
Nedsenking og dybde forskyver kompensatorens arbeidspunkt. Oppdrift og vanntrykk skyver den innover og korrigeres ved å slippe ut gass. Nedkjøling under nedfiring skyver den utover og krever tilførsel av gass. RIGEL, CYGNUS og ANTARES er alle oppgitt for dybder ned til 3,000 m, men sentrerer seg på ulike måter: RIGEL stilles inn på dekk, CYGNUS kan slippe ut gass, og ANTARES kan både slippe ut og tilføre gass.

Et undervannsløft går fra dekk, gjennom skvalpesonen og ned gjennom vannsøylen til havbunnen. Vann er omtrent 800 ganger tettere enn luft og virker på nyttelasten på fire måter. Hvilken kraft som dominerer, endrer seg fra skvalpesonen via vannsøylen til landingen.

Fire krefter som må skilles fra hverandre

Kraft	Avhenger av	Hvor den er viktig	Virkning
Oppdrift	Fortrengt volum, $\rho_w V g$	Fra nyttelasten går i vannet; endres raskt når den krysser vannflaten	Reduserer den effektive vekten og får den til å variere: fare for slakk wire
Vannslag	Kvadratet av innslagsfarten ved nedsenking	Skvalpesonen	Korte, kraftige lasttopper i nyttelast og løfteutstyr
Strømningsmotstand	Kvadratet av relativ hastighet, $\tfrac{1}{2}\rho_w C_D A_\perp \dot z^{2}$	Nedfiring gjennom bølger og strøm	Motvirker bevegelsen; 22 til 48 t på eksempelplaten
Tilleggsmasse	Relativ akselerasjon, $\rho_w C_A V_R\, \ddot z$	Ved all oscillasjon; øker nær havbunnen	Gir ekstra treghet ved hver oscillasjon; omtrent 93 t på eksempelprismet

I skvalpesonen opptrer vannslag, raskt skiftende oppdrift og bølgepartiklenes hastighet innenfor noen få meter. Dette beskrives under passering av skvalpesonen , mens DNV-RP-N103 gir metoden. De to regneeksemplene nedenfor bruker ulike legemer. Resultatene er derfor ikke to krefter på én nyttelast og skal ikke legges sammen.

Strømningsmotstand

Strømningsmotstanden øker med kvadratet av nyttelastens fart gjennom vannet rundt den, ikke farten over havbunnen. Både bevegelsen til kran og vinsj og vannpartiklenes egen hastighet inngår i denne relative hastigheten $\dot z$ :

F_D = \tfrac{1}{2}\, \rho_w\, C_D\, A_\perp\, \dot z\, |\dot z|

Her er $C_D$ strømningsmotstandskoeffisienten og $A_\perp$ arealet som vender mot strømningen. DNV-RP-N103 tabellerer begge etter form. De tabellerte koeffisientene gjelder stasjonær strømning. For den oscillerende strømningen i bølgesonen bruker anbefalingen en koeffisient som typisk er to til tre ganger høyere. Uten CFD eller modellforsøk angir den $C_D \ge 2.5$ for typiske undervannskonstruksjoner.

Regneeksempel: en plate på 15 × 10 m

Vi tar en plate som fires ned horisontalt i bølger på 4 m med en periode på 8 s, beskrevet som en sinuskurve med amplitude $\zeta = H/2 = 2\ \text{m}$ . Som grunnlag for en innledende vurdering hentes maksimalhastigheten relativt til vannet direkte fra bølgebevegelsen:

\dot z_{\max} = \zeta\, \omega = 2 \cdot \frac{2\pi}{8} \approx 1.57\ \text{m/s}

For en plate vinkelrett på strømningen er koeffisienten

C_D = 1.1 + 0.02 \left( \frac{15}{10} + \frac{10}{15} \right) \approx 1.14

og med $A_\perp = 150\ \text{m}^2$ og $\rho_w = 1{,}025\ \text{kg/m}^3$ :

F_D = \tfrac{1}{2} \cdot 1{,}025 \cdot 1.14 \cdot 150 \cdot 1.57^{2}

F_D \approx 216\ \text{kN} \approx 22\ \text{t}

Dette er med koeffisienten for stasjonær strømning. Med DNV-RP-N103sin verdi på minst 2.5 for bølgesonen får samme plate omtrent 474 kN (48 t), mer enn dobbelt så mye.

Figur 1. Strømningsmotstand på eksempelplaten med koeffisienten for stasjonær strømning (

C_D = 1.14

A_\perp = 150\ \text{m}^2

\rho_w = 1{,}025\ \text{kg/m}^3

) som funksjon av hastigheten relativt til vannet. Kraften øker med kvadratet av hastigheten, så halvert relativ hastighet gir en fjerdedel av strømningsmotstanden. Hvor mye hastighet en kompensator fjerner i et gitt løft, er et resultat fra løftemodellen, ikke en egenskap ved enheten.

Strømningsmotstandskoeffisienter for stasjonær strømning etter form (DNV-RP-N103)

Form	$C_D$	$A_\perp$
Kule	$0.5$	$\pi r^2$
Horisontal sylinder	$1.2$	$2 r L$
Vertikal sylinder	$1.1$ ved $L/2r = 0.5$ , $0.9$ fra $1$ til $4$ , $1.0$ ved $8$	$\pi r^2$
Kube, med flaten mot strømningen	$1.05$	$a^2$
Kjegle, spissen mot strømningen	omtrent $0.5$ , avhengig av vinkelen	$\pi r^2$
Rektangulær plate, vinkelrett	$1.1 + 0.02\,(L/W + W/L)$	$L W$

Tilleggsmasse

En nyttelast som akselererer i vann, må også akselerere noe av vannet rundt seg. Dette vannet virker som ekstra masse hver gang nyttelasten øker eller reduserer farten. Dermed kommer en treghetskraft i tillegg til den statiske vekten:

m_A = \rho_w\, C_A\, V_R

Her er $C_A$ tilleggsmassekoeffisienten og $V_R$ referansevolumet, begge tabellert etter form i DNV-RP-N103. Nær havbunnen øker tilleggsmassen på grunn av innestenging, nettopp der landingen skjer.

Regneeksempel: et prisme på 10 × 10 × 20 m

Vi tar et prisme med kvadratisk tverrsnitt som beveger seg langs lengdeaksen i de samme bølgene på 4 m og 8 s. Maksimal akselerasjon er

\ddot z_{\max} = \zeta\, \omega^{2} = 2 \cdot \left( \frac{2\pi}{8} \right)^{2} \approx 1.23\ \text{m/s}^2

Ved $L/W = 2$ er koeffisienten $C_A = 0.36$ , og $V_R = W^2 L = 2{,}000\ \text{m}^3$ . Da får vi

F = 1{,}025 \cdot 0.36 \cdot 2{,}000 \cdot 1.23

F \approx 908\ \text{kN} \approx 93\ \text{t}

Tilleggsmassekoeffisienter etter form (DNV-RP-N103)

Form	$C_A$	$V_R$
Kule	$0.5$ , i alle retninger	$\tfrac{4}{3}\pi r^3$
Sylinder, på tvers av aksen (et rør eller en spole som fires ned horisontalt)	$0.62$ ved $L/2r = 1.2$ , som øker til $1.00$ for en lang sylinder	$\pi r^2 L$
Rektangulær plate, vinkelrett	$0.58$ ved $L/W = 1$ , som øker til $1.00$ for en lang plate	$\tfrac{\pi}{4} W^2 L$
Sirkulær skive, vinkelrett	$2/\pi$	$\tfrac{4\pi}{3} r^3$
Prisme med kvadratisk tverrsnitt, langs lengden	$0.68$ , $0.36$ , $0.19$ , $0.08$ ved $L/W = 1, 2, 4, 10$	$W^2 L$

Forutsetninger for regneeksemplene

Den relative hastigheten og akselerasjonen er hentet direkte fra en sinuskurve med den angitte høyden og perioden, ikke fra en modell av fartøyets respons. For et virkelig løft beregnes de med en koblet modell av fartøybevegelse, krantuppens respons, vinsjstyring, wiredynamikk, kompensatorens tilstand og vannpartiklenes egen bevegelse.
Strømningsmotstand og tilleggsmasse når ikke sine maksimale verdier samtidig: For en sinuskurve ligger toppene i hastighet og akselerasjon en kvart periode fra hverandre. Sammenfallende lasttopper må finnes i en tidsserieanalyse.
Koeffisientene gjelder ubegrenset væske, uten korreksjon for vannflaten eller havbunnen.
Oppdrift og vannslag er utelatt fra begge eksemplene. I skvalpesonen er det vanligvis disse som er dimensjonerende.

Fra dekk til havbunn, én operasjon

Med ANTARES brukes fire moduser i én operasjon:

På dekk: Låst. Nyttelasten rigges og løftes med stempelstangen låst, slik at løftehøyden holdes nede.
Skvalpesone. Over rekka og gjennom bølgesonen kontrolleres vannslag og rykklaster. Enheten har høyere stivhet og mer demping under passeringen.
Nedfiring: Undervann. Enheten har lavere stivhet i vannsøylen. Strømningsmotstand og tilleggsmasse følger den lokale relative bevegelsen.
Landing. Ventilene åpnes og EQ-funksjonen frigis for skånsom nedsetting på havbunnen.

RIGEL og CYGNUS bruker én dempeinnstilling, valgt på dekk for løftet. Uansett enhet isolerer et passivt system nyttelasten bare fra bølger med periode klart kortere enn systemets egenperiode, og forsterker bevegelsen nær egenperioden. Etter hvert som wiren fires ut, blir det opphengte systemet mykere og egenperioden øker. Ved en viss dybde kan den nå bølgeperiodene. Løftemodellen kontrollerer resonans under nedfiringen.

ANTARES adaptiv passiv hivkompensering, fra dekk til havbunn, modellert i CONSTELLATION. For en full vurdering av sjøtilstander for et slikt løft, se innledende operabilitetsvurdering.

Figur 2. Samme operasjon i tall fra CONSTELLATION: nyttelastdybde og wirestrekk for manifolden med ANTARES (250 t, 4.5 m slaglengde), H_s 3.0 m og T_p 8 s på 150 m vanndyp. Båndet viser laveste og høyeste strekk i hver bølgesyklus på 8 s. Wiren bærer omtrent 189 t i luft, og under nedfiringen stabiliseres lasten nær vekten i vann på 168 t. I skvalpesonen blir stroppene aldri slakke (DAF 1.13), og manifolden lander ved 0.11 m/s med en landings-DAF på 1.00 før havbunnen overtar lasten.

Krefter av denne størrelsen, en treghetskraft på 93 t i tillegg til den statiske vekten, er grunnen til at tunge undervannsløft ofte utføres med en passiv kompensator dimensjonert for løftet. Den reduserer kranens bidrag til nyttelastens relative hastighet og akselerasjon, og dermed både strømningsmotstand og tilleggsmassekraft. Vannpartiklenes egen bevegelse består. Om wiren holder seg i strekk hele veien ned, kontrolleres i løftemodellen for hvert tilfelle. I vårt sortiment er alle tre enhetene oppgitt for dybder ned til 3,000 m: CYGNUS dekker tunge løft opptil 10,000 t, RIGEL standardløft fra 55 t, og ANTARES løft som krever ulike innstillinger i skvalpesonen, vannsøylen og under landing.

Landing: den siste tilnærmingen

Energien ved landing øker med kvadratet av tilnærmingshastigheten, og maksimal kontaktkraft avhenger av hvor mye av energien sjøbunnen og konstruksjonen tar opp. Uten kompensering kommer fartøyets hiv i tillegg til vinsjhastigheten under tilnærmingen. En hard landing eller et løft som spretter etter kontakt, kan skade presisjonsflater og tetninger på manifolder, ventiltrær og fundamentrammer, deformere eller presse mudmats for langt ned, og etterlate lasten feilplassert for senere tilkoblinger.

Med en kompensator dimensjonert for sjøtilstanden overføres langt mindre av fartøyets hiv til lasten, slik at tilnærmingshastigheten blir mye nærmere vinsjhastigheten. Vi vurderer landinger mot en landingshastighet på 0.5 m/s, akseptgrensen vi bruker etter DNV-RP-N103. En passiv enhet reduserer fartøybevegelsen som når lasten, men fjerner den ikke. Den faktiske hastigheten avhenger derfor av sjøtilstanden og bekreftes for hvert tilfelle.

Tilnærming. Fir nyttelasten ned til noen meter over havbunnen med normal kompensering.
Siste nedfiring. På ANTARES: Bytt til landingsmodus og fir ut i kontrollert hastighet.
Kontakt. Kontakt ved 0.1–0.5 m/s, der resterende hiv tas opp slik at lasten ikke spretter.
Nedsetting. Reduser wirestrekket gradvis. Kompensatoren begrenser rykklaster mens havbunnen overtar vekten.

For skånsom nedsetting åpner landingsmodusen på ANTARES ventilene og frigir EQ-funksjonen. Når en nøyaktig nedfiringshastighet må holdes, gir et aktivt system den styringen. Bevegelsesfysikken bak en skånsom landing beskrives under passiv hivkompensering.

Hvordan dybden påvirker kompensatoren

Når lasten er i vannet, forskyver tre forhold kompensatoren fra arbeidspunktet: nyttelastens oppdrift, nedkjøling av gassen og vanntrykk på stempelstangen. Et fjerde forhold, lekkasje, forebygges gjennom konstruksjonen. RIGEL, CYGNUS og ANTARES er alle oppgitt for dybder ned til 3,000 m, men sentrerer seg på ulike måter. CYGNUS og ANTARES bruker likevektsfunksjonen sin (EQ). CYGNUS slipper ut gass, mens ANTARES også kan tilføre den. RIGEL har ingen EQ-funksjon: gassfyllingen stilles inn på dekk for løftet.

Forhold	Virkning på kompensatoren	Tiltak
Oppdrift	Nyttelastens nettovekt synker i vann, slik at enhetens likevektsstilling flyttes innover, i verste fall til full inntrekking	Slipp ut gass for å sentrere den igjen. For CYGNUS gjøres dette etter at gassen er avkjølt. Både CYGNUS og ANTARES kan gjøre det.
Nedkjøling	Gassen kjøles ned under nedfiringen, og trykket synker. Mesteparten skjer raskt gjennom termoklinen. Tapt slaglengde avhenger av gassvolum, forspenning og nedfiring	Tilfør gass fra flasken om bord. ANTARES kan gjøre det; CYGNUS, som bare kan slippe ut gass, kan ikke.
Vanntrykk	Omtrent 1 bar per 10 m virker på stempelstangen og skyver den inn. Ved et løft på 250 t med en stempelstang på 180 mm ved 1,000 m skyver vannet stangen inn med omtrent 26 t, som om lasten hadde falt til 224 t. På en enhet med et gassvolum som er omtrent tre ganger oljevolumet den fortrenger over hele slaglengden, flyttes likevektsstillingen fra midt i slaglengden til omtrent en sjettedel av slaglengden	Slipp ut gass etter hvert som enheten går dypere. Både CYGNUS og ANTARES kan gjøre det.
Lekkasje	Vanninntrenging, med redusert ytelse og korrosjon	Konstruksjon, testing og vedlikehold: doble tetninger på to tetningsflater, prøving med utvendig trykk ved FAT, kamre som begrenser lekkasje, planlagt utskifting av tetninger

Eksempel på vanntrykk: Sjøvann med tetthet 1,025 kg/m³ gir omtrent 10 MPa ved 1,000 m, eller omtrent 256 kN på en stempelstang på 180 mm.

Virkningene opphever hverandre delvis. Nedkjølingen skjer hovedsakelig i termoklinen, mens trykkforskyvningen fortsetter å øke med dybden. CYGNUS kan håndtere et dypt løft ved ensidig utlufting hvis gassutslippet utsettes til gassen er avkjølt, og enheten har nok slaglengde til å arbeide utenfor senter frem til da. ANTARES kan tilføre gass fra flasken om bord og sentrerer seg derfor på nytt i hver fase av nedfiringen. RIGEL går gjennom nedfiringen med gassfyllingen som ble stilt inn på dekk, så løftemodellen kontrollerer at den samlede forskyvningen holder seg innenfor slaglengden.

Vanlige spørsmål

Hvorfor er et undervannsløft vanskeligere enn et løft i luft?

Vannet virker på nyttelasten på fire måter: Oppdrift endrer den effektive vekten, vannslag oppstår ved nedsenking, strømningsmotstand øker med kvadratet av den relative hastigheten, og tilleggsmassekraft gjør nyttelasten tilsynelatende tyngre når den akselererer. Hvilken kraft som dominerer, endrer seg fra skvalpesonen via vannsøylen til landingen.

Hvor store kan kreftene fra strømningsmotstand bli ved et undervannsløft?

I regneeksemplet får en plate på 15 × 10 m ved en relativ hastighet på 1.57 m/s omtrent 216 kN, eller 22 t, med koeffisienten for stasjonær strømning, og omtrent 474 kN, eller 48 t, med DNV-RP-N103sin verdi på 2.5 for bølgesonen. Strømningsmotstanden øker med kvadratet av hastigheten: Halveres den relative hastigheten, faller kraften til en fjerdedel.

Hva er tilleggsmasse, og hvor stor er den?

Det er vannet som en nyttelast må akselerere sammen med seg selv. Prismet på 10 × 10 × 20 m i regneeksemplet får en treghetskraft på omtrent 908 kN, eller 93 t, i bølger med periode på 8 s. Tilleggsmassen øker nær havbunnen på grunn av innestenging.

Hvilken kraft dominerer i skvalpesonen?

Vannslag og raskt skiftende oppdrift, i tillegg til bølgepartiklenes hastighet. Denne kombinasjonen, samlet på noen få meters bevegelse, er oftere dimensjonerende for kompensatoren enn noen annen fase av løftet.

Hvordan beskytter hivkompensering et undervannsløft?

En kompensator dimensjonert for løftet reduserer kranens bidrag til nyttelastens hastighet og akselerasjon relativt til vannet. Dermed reduseres både strømningsmotstand og tilleggsmassekraft, og wiren holdes i strekk slik at hendelser med slakk wire og påfølgende rykklast begrenses. En passiv enhet isolerer nyttelasten bare fra bølger med periode klart kortere enn egenperioden. Løftemodellen kontrollerer derfor resonans når wiren fires ut. I vårt sortiment er alle oppgitt for dybder ned til 3,000 m: CYGNUS for tunge løft, RIGEL for standardløft og ANTARES for løft som krever ulike innstillinger i skvalpesonen, vannsøylen og under landing.

Hvilken kompensator egner seg på dypt vann?

RIGEL, CYGNUS og ANTARES er alle oppgitt for dybder ned til 3,000 m. Forskjellen er hvordan de sentrerer seg når dybden endres. Oppdrift og vanntrykk skyver kompensatoren innover og korrigeres ved å slippe ut gass. Nedkjøling under nedfiring skyver den utover og krever tilførsel av gass. Virkningene opphever hverandre delvis: Nedkjølingen skjer mest i termoklinen, mens trykkforskyvningen fortsetter å øke med dybden. RIGEL går gjennom nedfiringen med gassfyllingen stilt inn på dekk, så løftemodellen kontrollerer at den samlede forskyvningen holder seg innenfor slaglengden. CYGNUS slipper ut gass og kan håndtere et dypt løft hvis utslippet utsettes til gassen er avkjølt. ANTARES kan også tilføre gass fra flasken om bord og sentrerer seg på nytt i hver fase.

Beregner du et undervannsløft?

Send oss nyttelasten, dimensjonene og vekten, vanndybden og sjøtilstandene. Vi modellerer løftet i CONSTELLATION og anbefaler kompensator og størrelse.

Send inn løftet ditt →