• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

実海域ビッグデータを活用した波浪荷重予測手法の開発

Research Project

Project/Area Number 21H01556
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 24020:Marine engineering-related
Research InstitutionNational Institute of Maritime, Port and Aviation Technology

Principal Investigator

岡 正義  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (70450674)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 陳 曦  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10914327)
馬 沖  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (30773197)
高見 朋希  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50586683)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords波浪荷重 / 波浪データ / AISデータ / 実船モニタリング / 信頼性解析 / 波浪推算データ / 縦曲げモーメント / 長期予測 / 操船影響 / 波浪スペクトルデータ / 波浪荷重長期予測 / 波浪追算スペクトル / ハルモニタリング
Outline of Research at the Start

本研究では、実海域のビッグデータであるAISデータ及び波浪追算データを活用して、荒天航行に関する確率モデル(波浪中操船確率モデル)を構築し、確率モデルに基づいて設計用の波浪荷重を予測する「実データ活用型の信頼性評価法に基づく波浪荷重予測手法」を開発する。予測手法の精度を応力モニタリングデータを用いて検証する。

Outline of Annual Research Achievements

ワールドワイドを航行する大型船(船長100m以上のコンテナ船4,892隻、オイルタンカー2,697隻、バルクキャリア9,852隻)を対象に、衛星AISによる船舶位置のデータ、及び風況データから推定した波浪のデータを組み合わせて、就航船が遭遇した海象を特定し、海象下で作用した波浪中縦曲げモーメントの分布を求める手法を提案した。本手法で推定した縦曲げモーメントは、設計規則の要求値よりも20から50%低いことが分かり、波浪荷重に対する操船影響を定量的に示すことに成功した。影響度は船サイズが大型になると強くなり、またコンテナ船、タンカー、バルクキャリアの順に強い傾向を確認した.大荷重が発生した海域は,コンテナ船及びタンカーは北大西洋が多く,バルクキャリアは北太平洋が多いことを示した.また波浪推算による2次元波スペクトルを利用した波浪荷重推定手法を提案して推定精度の向上を図った。
主成分分析に基づいた応答関数の不確定性の表現手法を導入し、多項式カオス展開法と組み合わせた確率海象推定法(Stochastic wave spectra estimation:SWSE)を提案した。船体応答から波浪を逆推定する波浪逆推定法においては、船体の応答関数の精度が重要であり、船体応答の計算コードに強く依存する。本研究では、SWSE法を用いて応答関数のバラツキが波浪の推定結果に与える影響を評価するとともに、より精度の高い結果を得るためのデータ項目や組み合わせを明らかにした。また、オンボードでの利用を想定して、確率評価の高速化を図った。
これらの成果により、波浪中での安全運航指針の作成やデータドリブンの合理的設計の実現、及び規則開発を実現できる見通しを得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目標達成に必要なAISデータや実海域の2次元波スペクトル等のデータの整備、及びデータを解析して評価するための手法構築を計画通りに行い、研究成果を国際ジャーナル等へ投稿し採用された。また学会主催の講演会にて報告した。

Strategy for Future Research Activity

実船モニタリングデータを利用して、AIS手法及び2次元スペクトル手法の検証を行い、最終成果として報告する。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results)

  • [Journal Article] Long-term prediction for vertical bending moment utilizing the AIS data and global wave data2023

    • Author(s)
      Oka Masayoshi、Ma Chong
    • Journal Title

      Journal of Marine Science and Technology

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 719-731

    • DOI

      10.1007/s00773-023-00949-2

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stochastic wave spectra estimation (SWSE) based on response surface methodology considering uncertainty in transfer functions of a ship2023

    • Author(s)
      Chen Xi、Takami Tomoki、Oka Masayoshi、Kawamura Yasumi、Okada Tetsuo
    • Journal Title

      Marine Structures

      Volume: 90 Pages: 103423-103423

    • DOI

      10.1016/j.marstruc.2023.103423

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Estimation of the Long-term Maximum Expected Value of Vertical Bending Moment taking the Shape of Directional Wave Spectra into account2023

    • Author(s)
      Oka Masayoshi、Ma Chong、Chen Xi
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

      Volume: 38 Issue: 0 Pages: 99-108

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.38.99

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uncertainty Analysis Method for Estimating Wave Parameters Based on Ship Responses (2nd Report- Representation of Uncertainty in Transfer Function Using Principal Component Analysis)2023

    • Author(s)
      Chen Xi、Takami Tomoki、Oka Masayosi
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

      Volume: 38 Issue: 0 Pages: 75-83

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.38.75

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uncertainty Analysis Method for Estimating Wave Parameters Based on Ship Responses (1st Report-Influence of the Ship Speed and Uncertainty in the measurement data)2023

    • Author(s)
      Chen Xi、Takami Tomoki、Oka Masayosi、Kawamura Yasumi、Okada Tetsuo
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

      Volume: 38 Issue: 0 Pages: 65-74

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.38.65

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 主成分分析による応答関数の不確定性を考慮した 波浪情報の不確定性解析2023

    • Author(s)
      陳曦, 高見朋希, 岡正義
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会講演会論文集

      Volume: 36 Pages: 367-372

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Estimation of Wave Loads based on Two-dimensional Wave Spectrum by Hindcast.2022

    • Author(s)
      Oka Masayoshi、Ma Chong、Chen Xi
    • Journal Title

      Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers

      Volume: 36 Issue: 0 Pages: 125-135

    • DOI

      10.2534/jjasnaoe.36.125

    • ISSN
      1880-3717, 1881-1760
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] AISデータに基づく波浪荷重予測 (全球での波浪縦曲げモーメントの最大値と発生海域)2021

    • Author(s)
      岡正義、馬沖
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会講演会論文集

      Volume: 33 Pages: 133-137

    • NAID

      40022808462

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] 短時間船体応答計測に基づく時間領域波浪推定2021

    • Author(s)
      高見朋希、小森山祐輔、陳曦
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会講演会論文集

      Volume: 33 Pages: 449-453

    • NAID

      40022810426

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi