NYMOOR bidrar til implementeringen av sikker, bærekraftig og kostnadseffektiv offshore flytende vindenergi. Flytende vindturbiner holdes på plass av forankringssystemer, og målet med NYMOOR er å muliggjøre design og bruk av nylontau i disse forankringene.
Nylontau er fleksible, og denne egenskapen reduserer de dynamiske strekklastene fra vind- og bølgekrefter. Dermed reduseres mengden materiale som trengs i forankringen, og bruk av nylontau har potensiale til å enten betydelig redusere bruken av tung kjetting eller fjerne behovet for bruk av kjetting i forankringssystemene. Det er imidlertid ingen erfaring med bruk av nylontau til permanent forankring.
NYMOOR vil gi ny kunnskap om de mekaniske egenskapene, sviktmekanismene og langtidsegenskapene til nylontau brukt i forankring. Tids-, last-, fuktighets- og temperaturavhengige mekaniske egenskaper vil bli avdekket gjennom utvikling og bruk av nytt laboratorieutstyr og nye testprosedyrer, samt gjennom matematiske modeller utviklet i prosjektet. Resultatene vil bli brukt til å studere effekten av å bruke nylontau i nye forankringssystemer.
I løpet av prosjektets første år ble det investert betydelig innsats til å anskaffe og sette opp laboratorieutstyr, samt etablere prosedyrer for testing av PA6 nylongarn, som er små prøver fra nylontau. Prøvene ble levert av prosjektpartneren Bridon International. Tre typer tester har blitt utført ved SINTEF Ocean og SINTEF Industri. Dette er kryptester, strekkstyrke- og stivhetstester, og dynamiske stivhetstester.
Målet med kryptestene er å vurdere hvordan forlengelsen utvikler seg over tid når det fullt gjennomvætede materialet utsettes for konstant belastning. Kryp er forlengelsen, eller deformasjonen, som oppstår når fibrene strekkes sakte under en konstant belastning. Relaksasjonen når belastningen fjernes undersøkes også. Ulike omgivelsestemperaturer og forskjellige belastninger har blitt undersøkt for å etablere tid-temperatur-belastningsavhengigheten. Analysene av testdataene har allerede gitt interessante observasjoner og konklusjoner:
• Forhold mellom belastningsnivå, belastningsvarighet, temperatur og kryp har blitt identifisert.
• Kryp er temperaturfølsom, og kryphastigheten øker med høyere temperaturer.
• Når nylonfibre avlastes, reverseres en del av forlengelsen fra kryptesten umiddelbart, og med tiden nærmer fibrene seg gradvis sin opprinnelige lengde (relaksasjon). Relaksasjons-hastigheten har blitt identifisert, og den øker med økt temperatur.
Strekktestene har blitt utført for å vurdere materialstyrken, mens stivhetstestene har som mål å identifisere den kvasi-statiske og dynamiske stivheten. Prosesseringen av resultatene har ført til følgende konklusjoner:
• De mekaniske egenskapene til nylongarn brukt i nylonforankringsliner påvirkes betydelig av vanntemperatur i området 4 til 25 °C. Stivhet og styrke øker med redusert temperatur.
• Stivheten til nylongarn er ikke-lineær, og den øker med deformasjonen opp til omtrent 14 % deformasjon.
Kvasi-statiske og dynamiske stivhetstester har blitt utført i det andre året for å karakterisere garnets stivhetsegenskaper for kortere lastperioder enn det undersøkt i krypeksperimentene beskrevet ovenfor. Fulle tester med en varighet på omtrent 58 timer har blitt gjennomført for å etablere stivhetskarakteristikken tilsvarende tester gjennomført på del-tau. Testprosedyren følger en kompleks sekvens av kvasi-statiske og dynamiske belastninger. Testdataene er for tiden under analyse.
En annen aktivitet har vært etterbehandling av laboratorietester for nylon del-tau gjennomført av Bridon International. De prosesserte resultatene inkluderer krypoppførsel, bruddlast, statisk stivhet og dynamisk stivhet. Utmattingsegenskapene for del-tau har også blitt gjort tilgjengelige for prosjektet. På forespørsel fra prosjektet har Bexco utført ytterligere bruddlasttester i løpet av det andre året. Disse testdatene er nå til analyse.
Prosjekter har også etabler referanseforankringsdesign for den flytende vindturbinen som skal brukes som case-studie i prosjektet. Strekkarakteristikker og tidsserier fra forankringsanalysene har blitt brukt som input for laboratorietesting av nylonmateriale og for pålitelighetsstudiene i WP4. Forankringsdesigene vil også danne grunnlaget for videre studier i prosjektets andre halvdel.
Arbeidet i WP4, med påliteligheten til nylontau som forankringsliner, startet i prosjektets andre år. Basert på laboratorietestene på nylongarn og del-tau, har relevante probabilistiske modeller for spenningskapasiteten til nylonliner etablert som en funksjon av temperatur. Probabilistiske modeller for ekstrembelastning har blitt identifisert basert på den tilgjengelige case-studien. Innledende beregninger av sviktsannsynlighet assosiert med bruddgrensetilstanden (dvs. kraftoverbelastning) har blitt utført. Probabilistisk beskrivelse av grenstilstandene relatert til reduksjon i styrke har blitt initiert, med fokus på utmattingsgrensetilstanden.
The goal of NYMOOR is to enable design and use of nylon mooring systems for floating wind turbines (FTWs) with high durability in ocean environments. Availability of steel chain for mooring lines has been identified as a constrain to the required development of offshore wind energy. Application of flexible nylon mooring ropes has the potential to solve this problem, but there is no experience with their use in permanent moorings. Of particular concern is the long-term endurance and behaviour of nylon, while design analysis methods require new models for the mechanical properties of nylon ropes. NYMOOR will provide knowledge on possible long-term degradation and failure mechanisms of nylon moorings. Time, load, humidity, and temperature dependent mechanical properties of nylon ropes will be found using new tensile testing equipment and procedures, and mathematical models developed in the project. This is based on the hypothesis that mechanical properties of ropes can be established based on limited sub-rope testing, extensive yarn testing and mathematical/numerical methods. These results will be used to establish numerical models for load history dependent stiffness and elongation of nylon ropes, which will be applied in design analysis tools. Results will be applied to study the effect of using nylon ropes in novel mooring solutions and the design opportunities this brings. Finally, methods for determining the long-term reliability and behaviour of nylon ropes, including variations in mechanical properties and statistical models of mooring line loads, will be developed and applied in case studies.
An interdisciplinary approach combines experimental research, material science, numerical structural analysis and structural reliability. The first two disciplines are used to investigate, model and identify the nylon rope complex properties, which are combined with last two disciplines to determine structural loadings and probabilities of failure.
