多様な船型に対する最適設計法に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03302039
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 一朗 大阪大学, 工学部, 教授 (30028964)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 茂里 一紘 広島大学, 工学部, 教授 (90011171) ; 姫野 洋司 大阪府立大大学, 工学部, 教授 (50081394) ; 梶谷 尚 東京大学, 工学部, 教授 (80010693) ; 松村 清重 大阪大学, 工学部, 助教授 (10135668) ; 鈴木 敏夫 大阪大学, 工学部, 教授 (80029107)
• Keywords: 最適設計法 / 極小抵抗船型 / SUMT法 / ORG法 / 極小動揺船型 / 波浪減衰力 / WIG / 翼端板

Research Abstract

1.非線形最適化手法のうちSUMT法を用いて極小抵抗船型を求めることを試みた。目的関数として、薄い船の理論に基づいた造波抵抗及び粘性抵抗の和を用い、船首部及び船全体に対し非突出バルブによる船型改良を試みた。その結果、次のことが分かった。
(1)船首尾にバルブを持つ船型は船首にのみバルブを持つ船型より設計速力付近で造波抵抗が更に小さくなる。
(2)船尾に大きなバルブを持つ船型は剥離によって粘性抵抗が大きく増える。このことは実験によっても確認されると共に、理論による剥離船推定結果と概ね一致する。
2.非線形最適化手法のうちORG法を用いて、波浪中船体運動の小さい船型開発を試みた。その結果、次のことが分かった。
(1)波浪強制力を目的関数とした場合、目的は達成されるものの、船体表面に激しい凹凸が現れる。
(2)減衰力係数を目的関数とした場合、船首尾において喫水線付近で幅の広いV型断面を持つ船型が得られた。
3.WIG(Wing in Ground Efeects)の最適設計に関わる問題として、半楕円形平面WIGで翼端板の有無による揚力の差について、新しく提案した流量保存則に基づく理論を用いて調査した。その結果、次のことが分かった。
(1)翼端板を装着しても翼下面に押し込められた流体の幅方向への流出を抑える効果はほとんど見られない。
(2)しかし、圧力分布は大きく変化し、等圧線は進行方向と直角に並び2次元的圧力分布に近くなる傾向がある。
(3)揚力は翼端板の装着により一般的に増加するが、後端から全長の30%程度の長さにわたって翼端板を装着したとき、最も揚力増加が大きく、最適長さが存在する。

Research Products

• [Publications] 馬坤: "剥離を考慮した極小抵抗船型決定法(第1報)" 関西造船協会誌. 221. 1-7 (1994)
• [Publications] 田中寿夫: "厚い境界層の積分型解法による船尾流れの推定" 関西造船協会誌. 221. (1994)
• [Publications] 斎藤公男: "波浪中運動性能を考慮した船型改良について" 関西造船協会誌. 221. (1994)
• [Publications] 鈴木敏夫: "水面透過光の明暗分布を利用した波高計測" 関西造船協会誌. 220. 105-110 (1993)
• [Publications] 角尾和彦: "白色光スペックル写真を用いた流場計測に関する研究" 関西造船協会誌. 220. 65-70 (1993)
• [Publications] 松村清重: "滑走板船首部のスプレー現象を伴う流場について" 日本造船学会論文集. 13-21 (1993)