1990 Fiscal Year Annual Research Report
深海底鉱物資源開発システムの安全性と制御に関する研究
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02452225
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
麻生 和夫 秋田大学, 鉱山学部, 教授 (30006639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 勝重 秋田大学, 鉱山学部, 助手 (40006672)
土岐 仁 秋田大学, 鉱山学部, 講師 (80134055)
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| Keywords | 揚鉱管 / 縦振動 / 横振動 / 抗力係数 / 付加質量係数 / 応答振幅 / 軸応力 / 安全作業条件 |
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| Research Abstract |
深海底に賦存する鉱物資源をポンプ方式で採取するには、海面上の船と海底の集鉱機を結ぶ長大な揚鉱管が必要となる。さらに、その揚鉱管の下端にバッファ、中間に1〜2個のポンプモジュ-ルが必要となる。しかし、海況に起因する船の運動のため、上記の揚鉱管に横振動ならびに縦振動が発生してそのシステムの安全作業上重大な問題が発生する。
本研究は、平成2年度で以下の4項目について研究し、ほぼ所期の目的に沿った成果を挙げることができた。
1.バッファとポンプモジュ-ルに作用する流体力を求めるため、従来筆者らが提唱してきた抗力係数と付加質量係数の算定方法を完成した。また、この方法を用いて、本システムのバッファとポンプモジュ-ルの形状として最も有効なものと考えられる円板付き円柱モデルの抗力係数と付加質量係数を求め、それらが円柱モデルの抗力係数の約4倍および付加質量係数の2〜4倍になることを明らかにした。
2.本システムの揚鉱管の縦振動を理論的に解析し、実際問題として1次の共振現象の発生する可能性が大きいことを示唆するとともに、共振時ではバッファの振幅が船の上下運動の振幅の約10倍にも達することを明らかにした。
3.本システムの揚鉱管の横振動を理論的に解析し、1次の共振時においてバッファの振幅が船の水平運動の振幅の約11倍にも達することを明らかにした。
4.本システムの安全作業条件を揚鉱管の動的強度より考察し、縦振動によって生ずる揚鉱管の軸応力が横振動による曲げ応力の約500倍大きくなり、また、その軸応力の軽減には高抗力係数を与える形状をもつバッファおよびポンプモジュ-ルを使用することの有効性を明らかにするとともに、揚鉱管の縦振動を制御することの必要性を示唆した。
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[Publications] Aso,Kazuo: "The ShapeーEffect of Buffer on the Longitudinal Vibration of a Pipe String in the Deep Sea" Proceedings of the First Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium,Seoul Korea. Vol.1. 301-308 (1990)
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[Publications] Aso,Kazuo: "The Drag and Added Mass Coefficients of Buffers Vibrating Axially in Water" proceedings of the Fourth Pacific Congress on Marine Science and Technology,Tokyo Japan. Vol.1. 393-400 (1990)
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[Publications] Aso,Kazuo: "The ShapeーEffect of Buffer on the Longitudinal Vibration of a PipeーString in the Deep Sea" International Journal of Offshore and Polar Engineering. (1991)
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[Publications] Aso,Kazuo: "The Drag and Added Mass Coefficients of Butters Vibrating Axially in Water" ASME Journal of Energy Resources Technology. (1991)
