Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorLarsen, Kjell
dc.contributor.authorKyte, Olav Røthe
dc.date.accessioned2021-09-21T16:27:58Z
dc.date.available2021-09-21T16:27:58Z
dc.date.issued2020
dc.identifierno.ntnu:inspera:54166542:52361529
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2780103
dc.description.abstractDet overordnede målet med denne oppgaven har vært å studere forankringsdesignet av flytende havvindmøller. Dette inkluder en studie av ulike typer forankring, samt studere ulike design metoder og designkrav. Analysene vil bli utført i tidsdomenet og simulert i SIMA for lasttilfeller basert på den operasjonelle tilstanden på vindturbinen. Et delmål med oppgaven har vært å forenkle en allerede eksisterende SIMO/RIFLEX-modell av CSC10MW havvindmøllen med det formål å redusere tiden det tar å gjennomføre en simulering. Dette er blitt oppnådd ved å fjerne selve vindmøllen for deretter å modifisere kinematikken til den halvt nedsenkbare plattformen. Vindkreftene har med suksess blitt implementert ved bruk av en kvadratisk vindkoeffisient som har høyde for dragkreftene på tårnet og skyvekraften fra rotoren. Totalt har åtte forankringssystemer, fordelt på fire line konfigurasjoner, litt foreslått. Det første systemet består av kjetting og baserer seg i stor grad på forankringssystemet brukt i Hywind Scotland prosjektet. Den andre og tredje konfigurasjonen benytter seg av polyesterliner i kombinasjoner med klumpvekt og oppdriftsbøye for å tilegne system en geometrisk stivhet, samt redusere risikoen for slakk (null linestrekk). Flere av systemer benytter seg av denne konfigurasjonen for å kunne dokumentere effen av å redusere diameteren og valg av stivhetsmodell for linene. Den siste konfigurasjonen benytter seg av nylontau med linear stivhetsmodell. Det er her kun benyttet oppdriftsbøye for å hindre at tuet kommer i kontakt med havbunnen og for å utnytte de elastiske egenskapene til tauet. Værsammensettingene baserer seg på værdata fra Bunchan Deep området og inneholder to lasttilfeller der turbinen enda er i operasjonell tilstand, og to ekstremtilfeller hvor turbinen er parkert. Ekstremtilfeller baserer seg på forventet 50 og 10 års returperiode for gjennomsnittlig vind og strømhastighet. Bølgesammensetningen er gitt av konturplottet for Hs og Tp verdien for 50 års returperiode. Kvaliteten på system vil bli bedømt ut ifra design-linestrekket med hensyn til ULS kravene gitt i DNVGL-ST-0119 Floating wind turbine structures. De dynamiske responsene med hovedvekt på strukturbevegele og linestrekk har også blitt vektlagt og analysert. Systemkarakteristikken i jag, samt egenperioden i jag, hiv, stamp og gir er dokumentert. Resultanten viste at det er mulig å designe et fibersystem for vanndyp på 80meter i henhold til kravene det har blitt testet for. Utfordringene med å redusere diameteren har vist seg å være knyttet til store forflytninger og ikke så mye til linestrekket. Valget av stivhetsmodell har også vist seg å være avgjørende med tanke på maka tillatt forflytning fra utgangsposisjonen.
dc.description.abstractThe overall objective of this thesis is to study mooring system design for FWTs and to optimize such systems for shallow water. This includes mooring system concepts and building blocks as well as design methods and requirements stated in rules and regulations. The analysis will conducting in the time domain and simulated in SIMA for different load cases determined by the operational state of the turbine. One of the goals in the project has been to simplify an excisiting SIMO/RIFLEX model of the CSC10MW FWT, with the objective of reducing the computational effort needed for each simulation. This has been achieved by removing the wind turbine, and modifying the kinematics of the semi-submersible. The aerodynamic load has successfully been implimented by using a quadratic wind coefficient which encounter for both tower drag and rotor thrust. A total of eight mooring systems, distributed over four mooring line configuration, is proposed. The initial mooring design, is a chain catenary system based of the present mooring system at Hywind Scotland. The second and third configuration uses polyester mooring line in combination with buoy and clump weight to add geometric stiffness and reduce the risk of slack(zero line tension). To determine the effect of diameter reduction and choice of axial stiffness model, will several sub systems be tested for comparison reasons. The last configuration will be using nylon with a linear axial stiffness model. This configuration consisted only of one buoy to prevent contact between the seabed and the rope, take full advantage of the elastic stiffness. The weather configurations are based on data Metocean data from the Hywind Buchan Deep operation site, with two load cases during operational state, and two extreme conditions. The extreme weather conditions are determined by the 50 and 10-year return period of mean wind and current speed respectively. The wave condition are based on the 50-year Hs-Tp contour plot. The feasibility of the systems are mainly determined by the design tension with respect to the ULS requirement outlined in DNVGL-ST-0119 Floating wind turbine structures. The dynamic responses has been studied with respect structure motion and top end line tension. The system characteristics in surge and natural period in surge, heave, pitch and yaw, has also been documented. The results from the analysis show that a mooring system with synthetic ropes are possible for water depth of 80m. The issue with diameter reduction are related to extreme offsets and not design tension. The choice of stiffness model will be off great importance when modelling a polyester system.
dc.language
dc.publisherNTNU
dc.titleDesign of mooring systems for floating wind turbines in shallow water
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel