2019 Fiscal Year Annual Research Report
海底掘削用ドリルパイプの実海域動的挙動推定法の開発と実機データによる検証
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17H03491
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
勝井 辰博 神戸大学, 海洋底探査センター, 教授 (80343416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 朝哉 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部探査センター, 主任技術研究員 (10359127)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 海底科学掘削 / ドリルパイプ / マグナス効果 / 線状構造物 / 大変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は海底掘削用ドリルパイプの実海域掘削時動的挙動を高精度で推定できるシミュレーショ法を開発し海底掘削の高効 率運用に資することを目的とするものである。最終年度である本年度は主として実海域におけるマグナス効果によるドリルパイプの変形解析を実施した。対象としたのは特定の海流下で運転状態にある3000mクラスのドリルパイプで実掘削時と概ね同条件で計算を実施している。シミュレーションには絶対接点座標法(ANCF)と呼ばれる大変形の計算が可能な梁要素を基礎とした有限要素法を用いている。
これに先立ち、シミュレーション法の精度を検証するために模型実験を行った。これまでにも模型実験は実施していたが、大変形を計測するためにはドリルパイプ模型の下端を固定した状態での計測が困難であったために、下端をフリーにして計測を行っていた。しかし、実際のドリルパイプは下端は井戸の中にあって水平面内では概ね位置が拘束されているからこれと概ね同条件での模型実験を行うために、曳航水槽において曳引車に仮設床を設け、全長約3mのテフロン製ドリルパイプ模型の下端を水平面内で固定して上端を回転させ、曳航することで海流中のドリルパイプの状態を再現してその変形を計測した。計測された変形をシミュレーション結果と比較したところよい一致を示した。
実海域でのドリルパイプ挙動の計算にはJCOPE-T海洋モデリングシステムより入手した四国南部の海流データを用い、流体力の推定には模型実験とCFD解析を援用して求めた。ドリルパイプ長さは3000m、回転数については3種、海流分布についてもピーク水深を変更して計算を実施しドリルパイプの変形を計算した。その結果、抗力方向の変位は概ね海流分布に従い、揚力方向の変位は概ねドリルパイプ中心付近で最大となることが分かった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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