Nylon ropes for mooring of floating wind turbines

NYMOOR vil bidra til å realisere sikre, bærekraftige og kostnadseffektive flytende offshore vindturbiner. Flytende vindturbiner holdes på plass av forankringssystemer, og målet til NYMOOR er å muliggjøre bruk av nylontau i forankring. Nylontau er både fleksible og elastiske, og disse egenskapene vil redusere strekklaster fra vind og bølger i ankerlinene og dermed redusere materialbehov i linene. Stålkjetting er en standard-komponent i ankerliner, og begrenset tilgang til kjetting er identifisert som en flaskehals i planlagt utvikling av offshore vindenergi. Bruk av nylontau kan løse dette problemet ved å redusere behovet for tunge kjettinger. Men det er ingen erfaring med bruk av nylon i permanent forankring, og det er bekymring rundt tåleevnen og egenskapene til nylontau ved langvarig bruk i sjøen. NYMOOR vil bidra med kunnskap om langsiktige egenskaper og mulige bruddmekanismer for nylon forankring, inkludert hvordan egenskapene påvirkes av tid, last, fuktighet, og temperatur. Mekaniske egenskaper til nylontau vil bli studert ved bruk av nytt utstyr og nye prosedyrer for laboratorietesting, og matematiske modeller. Resultatene vil videre brukes for å simulere effekten av å bruke nylontau, samt å forstå hvilke nye designmuligheter dette medfører. Prosjektet benytter en tverrfaglig tilnærming og kombinerer eksperimentell forskning, materialteknologi, numerisk konstruksjonsanalyse, og pålitelighetsanalyser. De to første disiplinene vil bli brukt til å undersøke, modellere og identifisere komplekse egenskaper til nylontau, som videre vil benyttes til å finne krefter og belastninger og sannsynlighet for svikt i forankring. NYMOOR vil styrke konkuranseevnen til Norske firma gjennom å legge til rette for innovativ og kostnadseffektiv produktutvikling, som gir de mulighet til å komme tidlig på banen i et hurtigvoksende marked. Resultater fra NYMOOR vil bidra til å redusere finansiell risiko, akselerere innovasjon og redusere tiden det vil ta å etablere vindparker.

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.