超大型浮体構造物に作用する外力の推定及び係留システムの安全性評価

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09751024
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 馬 寧 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (30251755)
• Keywords: 超大型浮体 / 流力弾性 / 波浪外力 / 数値シミュレーション / 短波頂不規則波 / 方向スペクトル / 波浪漂流力 / 係留システム

Research Abstract

超大型浮体構造物に働く波浪などの環境外力の精度良い推定は、浮体本体の波浪中動揺や構造変形の予測さらに係留システムの設計にとってきわめて重要である。本年度においては、前年度の研究成果を踏まえ、浮体に最も動的な影響を及ぼす波浪に重点を置き、検討を行った。本研究を通じて、環境外力の基礎データを得るとともに、浮体応答の特徴を明らかにし、浮体本体と係留系の安全性評価のための一手法を開発できた。本年度の研究実施の概要は下記の通りである。
1. 規則波中非線状2次波力である定常波漂流力の数値計算の精度向上を図った。数値計算の結果、浮体規模が大きくなるにつれ、浮体動揺または弾性振動の寄与がほぼ無視でき、構造物からの波の反射に基づく成分(ディフラクション成分)が支配的である事が判った。また超大型浮体の模型を用いた水槽実験と比較し数値計算プログラムの妥当性を検証した結果、満足な一致が得られた。
2. 波浪中浮体本体の動揺及び弾性振動の数値シュミレーション計算を行った。剛体運動のみならず弾性変形を有する浮体、いわゆる流力弾性影響も考慮した。また計算は規則波・長波頂不規則波中に限らず、ねじれ変形にとって重要な斜波成分が卓越する短波頂不規則波にも拡張し、波の主方向・方向分布関数も取り入れた、より実海面に近い環境外力に対する検討を行った。
3. 風・潮流による外力の簡易推定を行い、係留系にとって重要な定常外力に関する基礎データ、異常時も含めて検討した。また既存係留方式の超大型浮体構造物への適用可能性について、シュミレーション計算により検討した。超大型浮体固有の問題である、外力の空間的不均一性、弾性たわみ振動の影響、風・波などの入射方向角などの要因を考慮した動的シュミレーション計算を行い、超大型浮体構造物の浮体本体と係留系の一体として扱う設計上有用なツールが開発できた。

Research Products

• [Publications] 馬 寧ほか: "長大弾性浮体の空気圧式姿勢制御(第二報)-空気圧アクチュエータの特性及び水槽実験による検証-" 日本造船学会論文集. 183. 249-257 (1998)
• [Publications] 馬 寧ほか: "海洋構造物の波力に及ぼす側壁影響及びその低減法に関する一考察" 日本造船学会第14回海洋工学シンポジウム. 287-292 (1998)
• [Publications] 平山次清、馬 寧ほか: "試験水槽における波浪の再現" 波浪評価検討専門委員会成果報告書. 259-281 (1998)
• [Publications] Ma et al.: "Effect of Short Crested lrregular Waves on Response of a Very Large Floating Structure" Proc.of Hydroelasticity in Marine Technology. 99-107 (1998)