Influence of the nonlinearities in waves, ship-motions, and ship-structure-responses on the expected maximum load on the ship's life
| Project/Area Number |
21H01538
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宝谷 英貴 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (30636808)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高見 朋希 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, 主任研究員 (50586683)
松井 貞興 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, 主任研究員 (60734225)
小森山 祐輔 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 (90805110)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | HOSM / FORM / 非線形波 / 極値推定 / 弾性模型船 / 最大荷重 / 弾性模型 / 非線形 / 最大応答 / スペクトル形状 / 変調不安定 |
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| Outline of Research at the Start |
波の変調不安定現象や、高波高中の船体運動・構造応答の非線形性が、船の生涯最大波浪荷重の期待値に及ぼす影響を明らかにすることを本研究の目的とする。そのために、変調不安定を考慮した非線形な波浪中の船体運動・構造応答計算プログラムの開発、弾性模型船による波浪中水槽試験を実施し、それらの影響を詳細に調べる。また、海象を標準スペクトルで表現することの妥当性を、実船モニタリングデータから検証する。さらに、開発した数値手法をベースに、生涯最大波浪荷重期待値の合理的な推定手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【数値計算】非線形時間発達（変調不安定）を考慮した波浪中の船体運動・縦曲げモーメント応答計算NMRIW-II-HOSMを開発している中で、高次スペクトル法（HOSM）に基づく波浪内部の圧力場計算において、大波のクレスト付近での圧力値に一部不整合性が見られていた。その原因が、内部流場計算法の非線形オーダーの取り扱いにあることを突き止め、HOSMモデルの非線形オーダーと整合性のとれた形で内部流場を計算する手法を導出した。
【最大荷重推定】HOSMとFORM（First order reliability method）を組み合わせ（HOSM+FORM）、船体応答の極値の確率的推定および、その応答極値を引き起こす尤もらしい波形状（MPWE; most probable wave episode）を推定する手法の開発を引き続き行った。2023年度には、縦曲げモーメント応答の非線形性を考慮するsurrogate modelを導入することで、波だけでなく船体応答の非線形性を考慮したMPWEの計算手法を開発した。
【実験】長さ3mのアクリル製一体型弾性模型船を製作し、海上技術安全研究所の実海域再現水槽で波浪中曳航試験を実施した。規則波中試験では、模型船の基礎的な波浪中応答（運動、縦曲げモーメント）特性を検証した。また、HOSM+FORMにより推定したMPWE中での試験を実施し、surrogate modelによる船体応答の非線形性が妥当に考慮できていることを確認した。また、HOSM+FORMの船体応答極値の確率的推定において、MPWEの推定に必要な船体応答の周波数応答関数を事前に精度よく推定しておくことの重要性も明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
