深海域海低資源探査・生産システムの高精度位置保持システムの開発研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04302038
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小寺山 亘 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80038562)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平城 直治 九工大, 情報工学部, 教授 (30038559) ; 斉藤 公男 阪大, 工学部, 教授 (50029279) ; 井上 義明 横浜国大, 工学部, 教授 (60126373) ; 前田 久明 東大, 生産技術研究所, 教授 (80013192) ; 経塚 雄策 九大, 応用力学研究所, 教授 (80177948)
• Keywords: 半潜水式海洋プラットホーム / 海洋保留 / DPS / 長周期動揺 / 潮流

Research Abstract

全長1mのアルミ製半潜水式海洋プラットホーム模型を共試体として選び、3次元特典点法による流体力係数の推定を行った。すなわち前後揺,左右揺,上下揺,横揺,縦揺,船首揺等に対する付加質量係数,付加慣性モーメント係数,造波減衰力係数等の線形流体力及び、それぞれに対する漂流力係数等の非線形流体力係数の計算を行った。漂流力係数は本研究に於いて、主要制御対象である長周期運動の外力項の算定に重要である。また、回流水槽中で本供試模型の抵低試験を行った。これらは潮流中の定常外力を求めるために、是非必要なデータである。また、この実験結果を基に、水平面内の運動に対する、粘性試衰力を算定する。以上の理論及び実験的研究によって、供試体の波浪中及び潮流中の流体力係数は全て、求まった。
一方、共試体の位置制御の為のアクチュエータとなるスラスターを2基製作し、これを供試体に付加した状態での推力特性について、実験を行った。製作したスラスターは水平面内に360°回転が可能であり、推力も1基当たり0.4kgまで発生可能である。実験の結果、潮流の流速が極端に大きい時以外は、潮流の変化に関係なく、ほぼ一定の推力が期待できることや供試体とスラスターの相対角によって、それほどスラスターの推力は影響を受けないことがわかった。これはスラスターの取付位置が供試体のロワーハルよりも下にあることが幸いしていると思われるが、制御系の設計の為に好都合である。
その他来年度の総合試験に備えて係留システムの3次元動解析の為の計算のプログラムや2入力2出力の制御系の基礎研究を行った。さらに実海域中の多方向波のデータを調査し、位置制御に及ぼす波浪の方向スペクトルの影響について調査した。
来年度は海洋工学用波浪水槽内で供試体を係留し、波浪及び潮流中での位置制御実験及び数値シミュレーションを行い、最適制御法の設計を行う。