2017 Fiscal Year Annual Research Report
R&D of Next Generation Support System for Ship Operation/Handling
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17H03493
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
橋本 博公 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (30397731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野寺 直幸 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (50614484)
松田 秋彦 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産工学研究所, グループ長 (10344334)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 海上安全 / 実航海シミュレーション / 衛星AISデータ / 最適航路選定 / 大規模粒子法 / GPGPU / 大振幅船体動揺 / 空中露出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海上輸送船舶の安全性向上に貢献する次世代型の運航・操船支援システムを立案するために、今年度は以下の研究を行った。
ウェザールーティング用に開発された燃料最小航路探索モデルを基に、実海域航行に影響の大きい波浪中抵抗増加や波漂流力を考慮し、荒天時の安全性確保の概念を新たに導入することで、外洋航海を模擬する実航海シミュレーションを開発した。このシミュレーションの再現精度を検証するため、人工衛星で受信された船舶自動識別装置（AIS）情報から得られる外洋航行船舶の実航海データと対応する海象データを準備し、実航海と同一条件での実航海シミュレーションを実施した。海象が厳しいことで知られる冬季北太平洋の三ヶ月間について、全コンテナ船の実航海データとシミュレーションの定量的な比較を行った結果、開発した実航海シミュレーションは航路選択や遭遇海象に関して実航海データと極めて高い相関を持つことが確認された。さらに、実航海データの解析を通じて、限界波高に対するセーフティファーストの実態を把握し、これをシミュレーションに組み入れた。
陽的粒子法とGPGPUを組み合わせた大規模粒子法計算をコア技術とする、船首冠水やプロペラ露出などを含む荒天時の船体挙動に操船が及ぼす影響を評価可能な荒天中操船シミュレーションの開発については、波浪中にてプロペラや舵が空中露出した場合の影響を高精度に計測するための模型実験手法について検討を行い、必要となる専用治具の製作や実験条件の検討を行った。大規模粒子法による波浪場の再現については、大型水槽での造波・伝播実験との比較を通じて、入射波の再現に必要な空間解像度や計算に用いるべき物理パラメータの値を明らかにした。さらに、大規模粒子法の計算速度向上のための検討や計算格子を用いた有限差分法ベースのCFDソルバーを用いた横揺れ減衰力の高精度推定なども行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度目標であった実航海シミュレーションの開発を行い、衛星AISデータから得られた膨大な実航海データと定量的な比較を行うことで、十分な再現精度を有することが確認できた。したがって、次年度は年度初めから最適航路選定や運航制限についての検討を行うことができる。
年度目標であった空中露出の影響を考慮したプロペラ推力モデル、舵力モデルの構築については、模型実験手法の検討や治具の製作に手間取り達成には至らなかったが、年度初めの4月に模型実験の実施を計画しており、大きな問題はないと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでのところ予期しないような問題は生じておらず、当初の計画通りに研究を進めていく予定である。
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