Development of novel assessment method for the safety of Arctic sea route for decreasing sea ice condition

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06968
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 金野 祥久 工学院大学, 工学部, 教授 (60322070)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北澤 大輔 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345128)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 極地工学 / 氷海船舶 / 北極航路 / 運動解析 / 模擬氷 / 衝突

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、海洋減退が進む夏季の北極海航路で、目視やレーダーでは発見できない氷塊に船舶が開水中航行速度で衝突するリスクを考慮した航行安全性評価手法を提案することを目的とする。模型実験で衝突前後の氷塊の運動を計測することにより氷塊の運動エネルギーの変化を詳細に調べるとともに、この現象に適した数値解析技術を構築することで、海氷減退期に適した新たな評価手法を提案する。平成30年度は簡易実験装置を工学院大学内に設置し、実験用模擬氷塊の作成および、船体・氷塊衝突時の衝撃力測定を実施した。また氷に作用する流体力を接触力と分離して計測する装置を開発した。加えて、接触運動解析技術と粒子法流体解析技術の統合を試みた。
簡易実験装置には曳航台車を設置し、模型船を曳航して浮遊する模擬氷に衝突させる実験を実施した。模型船は平成29年度と同じものを用いたが模擬氷は追加製作した。実験の結果、曳航台車を一定速度で走行させての実験が可能であり、またその速度を測定できること、衝突時の衝撃力を測定できることなどを確認した。
模擬氷に作用する流体力を接触力と分離して計測する装置を開発し、計測に供した。この装置は周囲物体と接触する枠と、その内側にある模擬氷とを接触しないように、内側の模擬氷を動作させる装置である。装置が動作することは確認できたが、接触力と比べて流体力は非常に小さいために現在所有する検力計では十分な計測精度を確保できず、改善を要する結果となった。
運動解析技術と流体解析技術の統合を試み、制限はあるものの、浮遊物体と周囲流体の連成解析を可能とした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画では平成30年度までに船舶模型と実験用模擬氷塊の作成、および水槽実験による氷塊の運動測定、接触運動解析技術と粒子法流体解析技術の統合と妥当性評価を実施する予定であった。平成29年度に船舶模型は作成不要と判断し、模擬氷の作成および水槽実験による運動測定は平成29、30年度に実施したため、実験主体の研究の面では計画通りに進んでいる。しかし運動解析技術と流体解析技術の統合に関しては、まだ解析上の不具合が完全には解消されておらず、妥当性の評価が完了していない。以上より当初計画よりやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度に引き続き、模型実験と数値解析の両面から、衝突時の氷塊の運動解析、および妥当性の評価を実施する。この結果に基づき、氷塊運動のモデル化を実施する。平成30年度までの進捗は当初予定よりやや遅れているため、モデル化に際して吃水、氷塊サイズ等のパラメタの個数を再検討する。

Causes of Carryover

平成29年度に調達予定だった計測用高速度カメラの調達が不要になったこと、30年度に作成した簡易実験装置が比較的安価だったことと予定していた人件費が発生しなかったことから、支出を抑制できた。検力計の容量過多から計測精度に問題が生じていたため、次年度に本予算を利用して高精度検力計の導入を計画している。