Design of mooring systems for floating wind turbines in shallow water

Det 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