2006 Fiscal Year Annual Research Report
超大型コンテナ船に作用する船首部波浪衝撃荷重推定法の研究
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15360464
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
荒井 誠 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00232025)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 義行 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60126373)
村井 基彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 助教授 (60292893)
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| Keywords | 超大型コンテナ船 / 波浪衝撃荷重 / 数値計算 / 船首フレアスラミング / 海洋工学 |
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| Research Abstract |
オーバー・パナマックスと呼ばれる超大型コンテナ船は、1990年代以降、極端な大型化が進んでいる。大型化によるスケールメリット追求の流れが急激に進む原因としては、アジア地区の物流の大幅な増加、競争力を増すための船社の同盟などがあるが、従来の設計技術の延長上でこれらの大型船を設計できるのかという工学上の重要な問題を生んでいる。
このような問題の一つとして船首部に作用する衝撃荷重推定法がある。従来の推定手法は損傷実績による修正係数を使っていた。この修正係数には、船型の影響、船の大きさの影響、船体運動の影響等が当然含まれている訳であるが、推定手法が提案された当時の設計と最近の超大型コンテナ船の設計は大きく異なっており、特に極端な大型化や船首形状の変化は、従来手法の最新型コンテナ船設計への適用を困難にしている。
本研究では、構造物の寸法、形状、運動の変化を精度良く考慮できる数値流体力学のアプローチを用いて、波浪衝撃荷重の実用的推定法を求めることを研究の目的とした。研究の結果、本問題に対しては差分法を用いた数値計算法が有力であることが分かった。また、衝撃圧力の安定的な計算には、数値計算上の種々の工夫が要求されたため、壁面と波面との衝突条件を取り扱う新しい計算法を提案した。さらに、実際の超大型コンテナ船の波浪衝撃問題に対し本研究で開発した数値計算法を適用した。計算精度確認のため、公表されている水面落下衝撃実験データや、研究者らが実施した波浪中での模型船波浪衝撃実験結果と比較した。数値計算結果はこれら実験結果の傾向に概ね良く一致している。また、2次元計算結果と3次元計算結果の比較から、2次元計算の適用限界についても検討した。数値計算に長時間を要す点を改良するため、計算プログラムの整理および数値解法の見直しを行った。しかしながら、計算時間の大幅な短縮は達成できなかった。この点は今後の研究課題である。また、計算結果を可視化するソフトウエアの開発も併せて行った。
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