2018 Fiscal Year Research-status Report
船舶推進システムの燃料消費シミュレーションの開発、オープンソース化および実証評価
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18K04579
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
木船 弘康 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (90323849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 敏史 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70228584)
北野 庸介 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70334555)
鹿島 英之 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70554939)
米田 昇平 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (50815678)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 船舶推進システム / 燃料消費シミュレーション / 電気推進 / ハイブリッド / エネルギーフロー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車と異なり、船舶では周囲の環境条件を揃えることは不可能であることから、その燃料消費傾向等の性能評価を行うことは困難である。このため、推進動力システムの燃料消費傾向を把握するため、複数のグループによってシミュレーションの開発が進められている。しかしながら、電気推進やハイブリッド推進など複雑なシステムを有する船舶推進システムの性能評価が可能なシミュレーションは一般に供試されていない。そこで、本研究は船舶推進システムの燃料消費シミュレーションを提供することを標榜しており、多くの研究者らが自由に議論できるよう、計算コード等をオープンソース化することを念頭に研究を行った。
平成３０年度においては、主にエネルギー消費の最小化と原動機負荷の急変を防止することを目的としたエネルギーフローの制御について検討を行った。これは発電機、主機、将来的には蓄電池や燃料電池をも含むパワーソースを複数持つような推進システムにあって、どのように負荷分担を行うことが燃料消費節減に効果があるのかを把握することは重要である。選択可能なパワーソースが増えるほど、制御指標と評価が複雑化するため、負荷分担割合を最適化するための手法が必要である。ただし燃料消費の最小化だけを指標とすると、時に原動機に対してステップ応答的な負荷変動が加わる懸念があることから、個々の原動機に対して急激な負荷変動を与えないよう制御指標を生成する必要がある。こうしたいくつかの束縛条件に基づき、エネルギーフローの自動生成のアルゴリズムとコード化について検討を行った。
また本来は平成３２年度に実施予定としていたシミュレーション評価用の船舶運航データを100時間以上にわたって記録を行い、解析を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は申請代表者の指導学生であった大学院生の修士課程研究の一環として実施した。しかしながら、当該学生の心身の不調が続いたため、当初予定していたほどの進捗は得られていない。特に推進システムでの燃料消費を最小化しつつ、原動機負荷の急変を防止するための制御指標を自動生成するプログラムの作成と評価を予定していたが、平成３０年度末の時点では、十分な評価をするには至っていない。
一方、平成３２年度に実施を予定していたシミュレーション評価のための実船データを100時間超にわたり計測を終えたため、一部の進捗状況は予定より進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年中の実施が遅れた、推進システムの燃料消費最小化と原動機負荷の急変防止を目的としたエネルギーフロー制御指標を自動生成するアルゴリズムを再コード化し、評価を行う。
先行実施した実船データの事前評価の解析結果から、船舶に搭載される原動機エンジンの燃料消費特性の傾向について、一般に知られている特性とは異なる振る舞いがあることも、新たな知見として得られている。将来的にシミュレーションの評価や拡張性にも重要な要素となりうると考えられるため、さらに長時間の実運航データに対して解析を行う。
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| Causes of Carryover |
本申請研究の共同実施者の多くが、実習船の船舶の運航に関わっている。気象条件やその他の都合により、運航スケジュールが変更になることが珍しくなく、これにより、当初予定していた研究の実施が出来ない場合がある。こうした事情から、今回、「次年度使用額」が若干発生している。これは研究計画の3年間中に航海スケジュールに合わせて、実船実験の実施に使用する予定である。
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