Numerical simulation of the penetration process of ship anchors in sand

In order to study the burial depth of submarine power cables in the German North Sea, the penetration process of ships' anchors in seabed soil was simulated by using the coupled Eulerian-Lagrangian method in Abaqus/Explicit. In the 3D finite element model the sandy seabed was simulated with different densities under both drained and undrained conditions. The resulting penetration mechanism of a ship anchor in sand was verified by field test data. It showed that under specific conditions the penetration depth of a ship's anchor could be more than 1.5 m, which is suggested in “Bundesfachplan Offshore für die deutsche ausschließliche Wirtschaftszone der Nordsee 2012 und Umweltbericht” [8] as the standard burial depth of submarine power cables in the German North Sea by Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH).

Numerische Simulation des Penetrationsprozesses eines Schiffsankers in Sand.
Um die Verlegetiefe von Offshore-Seekabeln in der Nordsee zu untersuchen, wurde der Penetrationsprozess eines Schiffsankers in den Meeresboden mittels der gekoppelten Euler-Lagrangeschen Methode im Abaqus/Explicit modelliert. Im 3D-FE-Modell wird der sandige Meeresboden mit unterschiedlichen Lagerungsdichten unter dränierten sowie undränierten Bedingungen angesetzt. Der berechnete Eindringmechanismus des Schiffsankers im Sand wird durch Feldmessungen in der Nordsee bestätigt. Es zeigt sich, dass die Penetrationstiefe des Ankers unter Umständen größer ist als die im “Bundesfachplan Offshore für die deutsche ausschließliche Wirtschaftszone der Nordsee 2012 und Umweltbericht” [8] vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) vorgegebene Verlegetiefe von 1,5 m.