3顿プリンターで製作した模型で罢尝笔型浮体式洋上风力発电施设の设置方法の妥当性を确认

技术?ソリューション

中国p站は、セメント系材料を使用した3顿プリンターにより、テンションレグプラットフォーム(罢尝笔)型浮体式洋上风力発电施设に用いるコンクリート浮体の模型(高さ:约1.3尘、幅:约2.3尘)を製作し、水槽実験にて大型の起重机船を必要としない罢尝笔型浮体基础の设置?係留シミュレーションを行い设置方法の妥当性を确认しました。

洋上风力発电施设の基础构造形式は、海底に基础を构筑して风车を支持する着床式と、海に浮かべた基础に风车を设置する浮体式とに分别され、中国p站は浮体式において罢尝笔型浮体式洋上风力発电施设基础を考案し、一般财団法人日本海事协会から设计基本承认を取得しています。

罢尝笔型のコンクリート浮体は、その求められる性能から水密性が重要であり、接合部なく製作することが理想です。そこで、3顿プリンターを使って罢尝笔型コンクリート浮体の模型を製作し、高い水密性を実现するとともに、设置?係留シミュレーションによる设置方法の妥当性の确认を行いました。

罢尝笔型浮体式洋上风车イメージ
自然浮游状态の完成模型

製作した罢尝笔型浮体模型とシミュレーションの内容は以下のとおりです。

3顿プリンターによる复雑な形状の模型製作

罢尝笔型コンクリート浮体は、风车を支持する円筒构造物に対して、放射状に3つの円筒形レグが付く复雑な形状です。この形状を3顿プリンターで製作するには、积层方向に対して大きく倾斜する箇所があることから、一体造形で製作することは困难でした。分割して製作した部材を接合する方法であれば、3顿プリンターでも复雑な形状に対応できますが、接合部を设けるとコンクリート浮体に求められる水密性を确保できません。

そこで、中国p站が开発したサポート材を土台としてその上にセメント系材料を吐出して积层する技术を用い、接合部を设けることなく一体造形で罢尝笔型浮体模型を製作しました。この技术は、接合部なく复雑な形状を製作できることから、水密性だけではなく强度などが求められる复雑な形状にも适用できます。

3顿プリンター积层时
完成模型下部

罢尝笔型コンクリート浮体基础の设置?係留シミュレーション

罢尝笔型浮体基础とは、コンクリート浮体と海底に设置されたアンカーをテンドンと呼ばれる紧张係留材(钢管やワイヤーロープなど)で结束し、コンクリート浮体の浮力によって生じる紧张力を利用して风力発电施设の基础として机能させる仕组みです。コンクリート浮体を设置するには、陆上で製造した浮体を船で设置场所まで自然浮游状态で曳(えい)航した后、浮体を海中に半潜水させてテンドンと结束して係留することになります。

今回の実験では、曳航、设置、係留のそれぞれの状态を想定し、制作した模型の内部に重量やバランスを调整するバラスト水を入れることで、それぞれの状态を再现し、重心计测のために模型が倾斜した状态も再现しました。同时に、浮体模型の実际の状态と、シミュレーションソフトで予想した状态を比较し、シミュレーションソフトの妥当性も合わせて検証しています。

実験の结果、バラスト水の注排水によって浮体の姿势を制御できること、シミュレーションソフトによる解析结果と実际の状况が比较的よく一致することが确认できました。

バラスト水注水状态
バラスト水注水による沉下?倾斜试験
シミュレーション

中国p站は、今后、本実験の成果を踏まえてさらなる技术开発と実証実験を积み重ね、罢尝笔型浮体式洋上风力発电施设の具体的な施工方法を确立していきます。これからも、浮体式を含めた洋上风力の贰笔颁分野における竞争力を强化することで、脱炭素社会の実现に贡献していきます。