2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Damping Plates for Reducing Motions of Floating Offshore Wind Turbine
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19K04860
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
石田 茂資 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (30360712)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 特任教授 (30404205)
今井 康貴 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90284231)
村上 天元 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90611278)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 洋上風力発電 / 浮体式 / 動揺低減 / プレート / スパー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
洋上風力発電は大きなポテンシャルを有するが、日本では遠浅海岸が少ないため、浮体上に風車を搭載するシステムが必要となる。世界的にも、さらなる洋上展開を目指して浮体式の研究開発が盛んである。その実現には、波や風による動揺を低コストで抑えることが重要である。本研究では、風車支持浮体の動揺低減のためのプレート構造等を対象とし、その効果を評価するとともに、効果的な減揺プレートの提案を目的とする。
有望とされる3種類の浮体形式を研究対象とした。スパー型では、従来型（単純円筒形）でバラストタンクとして利用される下部を非水密の平板構造に置換した形式を新たに提案し、波浪中動揺低減効果を確認した。一般に浮体設計では、流体力（付加質量、減衰力）を増加させることで動揺低減を図るが、この形式では浮体の一部を逆に動きやすくすることで運動が抑制されており、浮体設計の新しい考え方を示すことができた。
また、セミサブ型では、提案されているヒーブプレート（水平板）の効果を検証した。さらにバージ型では、同様な減揺デバイスであるスカート（水平板）と特徴的なムーンプール（中央開口）の効果を検証した。その結果、海象条件によっては逆に揺れを大きくする事などを明らかにした。また、直近では着床式基礎の展開が予想されるため、関連技術としてモノパイル基礎の洗掘現象についても検討を行った。
本研究は波浪中動揺の低減を、浮体の大型化によらず低コストの減揺プレートによって実現しようとするものである。考案した新形式のスパー型は、この目的をある程度達成可能と考えられる。一方、セミサブ型、バージ型の減揺プレートでは、発生頻度の高い通常海象において逆に動揺が増加する現象が見られた。これは洋上風車本体だけでなく、係留系や送電ケーブルの疲労寿命を短くするものであり、荒天時の安全性という従来の着目点とは別の角度からの検討が重要であることを示した。
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