| 研究課題/領域番号 |
21K04507
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
平尾 春華 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (50711321)
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| 研究分担者 |
國分 健太郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究副系長 (50358404)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ピッチ動揺軽減 / ジャイロ効果 / 浮体式洋上風力発電 / 振動水柱 / ジャイロ / 動揺軽減 / フライホイール / 動揺低減 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
浮体式風力発電施設の浮体ピッチ動揺低減の手法を検討する。振動水柱を用いることで、復原力の低下、抵抗の増加による動揺軽減効果が見込まれる。フライホイールのジャイロ効果を用いて浮体のピッチ運動をロール運動に変換することによるピッチ運動の低減効果が見込まれる。
本研究では、2つの要素検討を行い、その後、系全体の動揺軽減効果を確認する。要素検討は、①タービンとフライホイールの連成効果の確認の水槽試験と数値計算、②フライホイールのジャイロ効果の確認試験を行う。最終的に、提案する動揺低減装置を組み込んだシミュレーションによって系全体の動揺低減効果を確認する。
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| 研究実績の概要 |
洋上風力発電施設のピッチ動揺の軽減方法として、①ピッチ抵抗を大きくする、②ピッチ慣性モーメントとピッチ復原力を調整して、同調周期を波周期や風車の回転数等からずらす、③動きを抑制するためのモーメントを加える等があげられる。本研究は、振動水柱型の波力発電に近い形式で、タービンを回し、タービンでフライホイールを回すことで、③以外の、①振動水柱部の水の出入りによる抵抗や、振動水柱のエネルギーを取得するタービンを回すことによる抵抗増加、②フライホイールの回転によるジャイロ効果の見かけ復原力の増加による共振周期の変化を狙い、ピッチ動揺低減を目指した。
ジャイロ効果を確認するために、バージ型浮体にフライホイールを設置した水槽試験を実施し、水槽試験と比較を行った。その結果、ジャイロ効果によりフライホイール回転数が大きくなるにつれ、共振周期が長周期側に移動したことを確認した。
フライホイールのジャイロ効果によって変化した共振周期と波周期が近い時は回転がない時よりもピッチ動揺が大きくなり、フライホイールのジャイロ効果によって変化した共振周期と波周期が離れている時は回転がない時よりもピッチ動揺が小さくなることを確認した。水槽試験では、回転数が小さい時の方が共振周期と波周期が近く、大きい時の方が共振周期と波周期が離れている結果となった。そのため、ピッチ動揺低減効果が見込まれるフライホイール回転数以上でのフライホイールの回転が必要であるとの知見を得た。
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