2019 Fiscal Year Research-status Report

テンタゲート式水門の動的安全性確保の具体策とその実地検証

Research Project

Project/Area Number	18K04035
Research Institution	Osaka Electro-Communication University
Principal Investigator	阿南景子大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (30346077)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	機械力学 / 流体関連振動 / 自励振動 / 振動特性 / 安全対策
Outline of Annual Research Achievements	大型テンタゲートの動的安定性を確保するために、実現性のある方法として巻上げワイヤーの剛性を低下させる方法について、実験的な検討を行った。これまでの理論解析や実験による検証により、巻上げワイヤーの剛性を下げることで、ゲートの動的安定性を確保しやすくなることが明らかになっている。昨年度はその結果に基づいて、巻上げワイヤーの中間に特殊なばね装置をつける方法について検討し、モデル実験を実施した。本年度の研究では、昨年度の実験結果をもとに、さらなる検討を行った。モデルゲートでは、流水方向の固有振動数を変えることが困難であるため、トラニオンピンまわりの固有振動数を任意に設定できる様にしているが、特殊ばね装置を設置する前のトラニオンピンまわりの固有振動数を変えて実験を行った。すなわち、実用ゲートの持つ動的不安定性が異なる場合についての検討である。流水方向振動とトラニオンピンまわり振動の固有振動数比を5通りに設定し、それぞれの振動数比に対し、動的安定を確保するために必要な特殊ばね装置の皿ばねの枚数を求めた。流水方向振動とトラニオンピンまわり振動の固有振動数比が0.9以下または1.1以上の範囲では、現在提案の皿ばね装置で、巻上げワイヤーの機能を持たせたまま十分に動的安定を保つことが可能であることが確認できた。しかしながら、両者の固有振動数比が1に近い、いわゆる共振に近い状態では、動的安定を確保するためにはかなりの枚数の皿ばねを用いる必要があり、ゲート本体を持ち上げるというワイヤーの用途を十分に満たしながら、十分な減衰効果を持たせるためにはかなり大きなばね装置が必要となる結果となった。そこで、現在、共振に近い状態でも十分に動的安定を確保できる新たな手法の検討を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason ゲートの動的安全性を確保するための具体的な手法について、昨年度に引き続き検討した。ゲートを巻き上げるワイヤーケーブルの中間に特殊なばね装置を設置することで、ゲートを巻き上げるという機能を持ちつつ、動的安定を確保する方法を検討した。ゲートの持つスキンプレートの流水方向曲げ振動とトラニオンピンまわり振動の固有振動数比を変えて実験を行った。もともと共振に近い状態にあるゲート以外では一定の効果が得られることを確認した。しかしながら、実用ゲートへの適用について、ゲートオーナーや関係機関との交渉はあまり順調に進められていない。モデル実験により提案手法の信頼性を高めるとともに、引き続き交渉を進めていく必要がある。
Strategy for Future Research Activity	本研究課題で提案している、ワイヤーケーブルの中間に特殊なばね装置を設置することでゲートの動的安定を確保する手法について、引き続きモデル実験を行い、有用性の検証と実機への適用の検討を進める。これまでに得られた結果を踏まえ、それぞれ異なる動的不安定性を持つ実用ゲートの動的安全性確保のために、ある程度の基準を設け、幅広く対応可能な特殊ばね装置の最適諸元を検討する。同時に、できるだけコンパクトな特殊ばね装置の検討を行う。また、共振に近い状態にある非常に不安定なゲートに対する動的安全対策についても検討を行う。さらに、これまでに振動実地調査を行い動的に不安定であることが確認されている実用テンタゲートについて、提案の手法を用いる場合の最適なばね装置の設計を行う。それらの結果を総合し、実用テンタゲートでの実証試験についての交渉を進める。