2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigations on effects to performance of ship propeller and propulsion by ship transverse motion in waves
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16H06137
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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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, 主任研究員 (50579852)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 船舶実海域性能 / プロペラ推力 / プロペラトルク / 船舶耐航性能 / ストリップ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度には、模型船を用いた水槽試験により規則波中のプロペラ推力・トルクの計測を行って、船体の横運動がプロペラ推力及びトルクに与える影響を検証した。模型船は痩せ形船型と肥大船型の2種であり、実験時の波の方向は横運動が大きくなる横波や斜め波も含めて多様な条件とした。実験結果より、プロペラ推力・トルク変動が最も大きくなるのは斜め追波中である等、貴重な知見を得ることができた。一方で、この実験結果を基に波浪中のプロペラ推力・トルクの変動を予測できる数学モデルの構築を行う計画であったが、実験結果の分析の遅れから構築に至ることができなかった。
また、従来の知見より、プロペラ推力・トルク変動を推定するためにはプロペラ面に流入する流速の変動を推定することが重要となるが、この流速変動は船体の前後方向の船速変動と波の粒子運動のそれぞれの成分から構成されると考えられている。本研究でもこの知見を拡張する形でプロペラ推力・トルク数学モデルを構築する計画であるが、この中の船体前後方向船速成分の推定をより高度にするため、船舶の波浪中動揺を推定する手法の一種であるストリップ法の改良に取り組み、船体表面の法線ベクトルをより厳密に考慮した新しいストリップ法を開発した。なお、その際に船舶耐航性能に関する著名な教授の指導も仰いだことを記しておく。そして、この開発法は従来のストリップ法よりも波浪中の流体力や船体運動が実験結果と一致する傾向があることを確認し、その有用性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初目的としていた横運動を考慮したプロペラ推力・トルク数学モデルの構築に至ることが出来なかった。その理由としては、他の研究業務を優先した事情もあるものの、プロペラ推力・トルク変動の推定に必要な船体前後方向船速成分をより高度に推定するための新しいストリップ法の開発に注力したことが主たる要因である。ただし、この手法の開発により、プロペラ推力・トルク変動の推定のみならず、船舶の耐航性能全般の推定精度向上に貢献できたことは意義があると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、まず前年度の積み残し課題であった横運動の影響を考慮したプロペラ推力・トルク数学モデルの検討と構築を早急に実施する。
このプロペラ数学モデルを構築した後は、これとBondarenkoの主機応答特性数学モデルを用いて、実海象である短波頂波中の船速・主機応答シミュレーションを行うためのプログラム開発を行う。このシミュレーションでは、船体の斜航や波浪による抵抗増加を考慮できるようにし、主機応答特性を考慮したことで横運動によるプロペラ回転数変動をより高度に推定できる。そして、このシミュレーションプログラムを用いて、横運動影響を考慮しない従来のプロペラ数学モデルによる計算結果と比較することで、波浪中船速・主機負荷変動に及ぼす横運動影響の評価を行う。
これらを実施した後は研究全体の取り纏めと、成果の公表として論文執筆を適宜実施していく。
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