Investigations on effects to performance of ship propeller and propulsion by ship transverse motion in waves

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06137
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 北川 泰士 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50579852)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: プロペラ単独特性 / 操縦運動 / 波浪中船体運動 / 横方向流速影響

Outline of Annual Research Achievements

本研究は船舶のプロペラ推力およびトルクの推定に当たり、今まで考慮されてこなかった波浪中横運動がこれらに与える影響について検証し、その結果を基に波浪中6自由度運動によるプロペラ推力・トルク変動を表現できる数学モデルを目的することを目的とする。また、最終的には、これら開発モデルと主機の応答特性数学モデルを併用した数値計算により、横運動が船舶の波浪中推進性能に与える影響の検証も行う。
平成28年度は横方向からプロペラに流れが流入する状況について、まずプロペラ単独での推力・トルク特性について調査することを目的に研究開発を実施した。最初に横方向から流れが回転翼に流入する状況下での推力・トルク特性に関する文献調査を行い、主にヘリコプターの翼に関する理論より有益な情報を得た。次に、斯様な状況下におけるプロペラ特性を実験的に検証するため、所属機関中の実験施設である実海域再現水槽にて使用可能なプロペラ単独試験装置の開発を行った。実海域再現装置の試験用台車を用いることで船の操縦運動や波浪中運動を模擬した運動を開発した試験装置を通じてプロペラに与えることが可能となり、横方向から流れが有る場合のプロペラ特性を実験的に計測することも可能となる。
そして、計測したデータを解析することで、プロペラ単独特性において横方向からの多様な流速影響を実験的に明らかにし、文献調査から得た知見を基にして横方向流速影響を考慮した単独特性モデルを実験結果から作成した。また、作成した単独特性モデルはプロペラが過渡的な平面運動をしている状況下に於ける推力・トルクの推定も可能であることを実験的に確認し、プロペラ単独状況に横方向流速影響の検証を十分に行うことができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画していた試験装置の製作も成功裏に終了し、本装置を用いて取得した実験結果より平成29年度以降の研究計画を進めていくための有用な知見を得ることが出来た。当所の計画は十分に達成できている。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度は船尾中で稼働するプロペラの推力・トルクにおける横方向流速影響の検証を行う。具体的には、水槽模型試験により横運動も含めた船体運動中のプロペラ推力・トルクの計測を行い、平成28年度に取得したプロペラ単独での横方向流速特性を用いてプロペラと船体の干渉特性を明らかにすることで横方向流速影響を明らかにし、最終的には船尾中プロペラ推力・トルクの新たな数学モデル提案を目標とする。
なお、この水槽試験実施のため、海上技術安全研究所で所有する曳航試験装置に改修を施して計測環境の整備を行う予定である。