2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of measuring system for hydrodynamic impact force acting on equipment on deck
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18K04583
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
新宅 英司 広島大学, 工学研究科, 准教授 (50263728)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 波浪衝撃力 / 計測システム / 高分子圧電材料 / 太陽光発電 / 複合センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は船舶の甲板上に設置された機器，構造物に作用する波浪衝撃力を測定・記録するための計測システムを開発することを目的としている．2019年度は，初年度に引き続き波浪衝撃力センサの基本構成の確立と性能検証実験を実施し，並行して太陽電池を用いた計測システムの電源開発を実施した．
第１に，初年度で選定した衝撃センサの素材と確立した基本構造について，計測対象が円柱状曲面である場合の性能検証実験を行った．試作センサによる検討の結果，円柱曲面への衝撃荷重を検出可能であり，センサの基本測定性能を明らかにした．しかし，初年度の平面に衝撃的に水が作用する現象と比較して，円柱形状の計測対象における現象は複雑であり，センサの形状，設置方法と測定した水衝撃荷重の関係性について理論的に説明するための情報を得ることができたが，継続して検証を行う必要がある．また，水中での計測において流体作用によりセンサの端子部が出力特性に影響を及ぼすことが判明し，センサ形状の改良に関する課題を得ることができた．
第２に，計測システムを構成する各要素（信号処理回路，通信回路，電源回路）について，候補となる機器の適合性を検討した．特に長期間連続して計測することを可能とするための太陽光システムについて，船上で効果的に太陽光からエネルギーを抽出するため，海上で得られる放射強度の推定法，太陽光を効果的に受光するための太陽光モジュールの設置方法について検討した．さらに太陽光照射強度の実船計測，日本国内の定期旅客航路における年間の太陽光の照射特性のシミュレーションによる調査を実施し，船上での太陽光発電利用に関する知見を得た．本研究項目の成果は論文２件として公表している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初期計画に基づき研究を実施しているが，研究途上で遭遇した課題，問題の発生により，やや遅延が生じている．このため，当初予定していた波浪衝撃計測システムの試作器の完成と，実船での動作確認は実施できていない．遅延の理由を2つ以下示す．
初年度に開発した波浪衝撃センサについて，本年度に水による衝撃力計測試験を実施したところ，センサを平面に設置した場合と曲面に設置した場合で異なる結果となり，原因の解明に時間を要した．また，水中でのセンサの挙動に関し，改善を要する問題が発生したことも，初期計画からの遅延の要因となった．
計測システムの開発については，電源として利用予定の太陽光発電システム開発に必要な海上での太陽光の照射強度を推定するシステムの構築に時間を要した．理由は，システムの計画には太陽光の照射強度の観測データが必要であるが，陸上とは異なり海上での実測データは存在しないためである．
上記の課題については本年度の研究成果により太陽光発電システムに関しては解決したものの，センサ開発については次年度も継続して検討を行う．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の実施計画に基づき，波浪衝撃センサの改良と耐久性検証を行いつつ，センサ用の信号処理回路の設計，試作と動作検証等，計測システムに関する研究を行う．
衝撃センサに関する研究では，以下の項目について実施する．（1）センサ及び計測対象の形状影響など，数値解析によるセンサの計測原理を解明し，最終的なセンサ構造と形状を確定する．（2）センサの屋外使用時の測定性能，温度影響，振動影響の検証，耐久性を評価する実験を実施する．
計測システムに関しては，以下の項目を実施する．（3）引き続き太陽電池を用いた電源システムの開発を行い，マストなどの垂直曲面に適用して計測装置の動作に十分な電力確保を可能とするための発電システムの設計・試作・検証を行う．また，（4）各種センサにより取得したデータを基に，センサ・計測システムの計測結果の評価手法，計測システムの健全性診断手法に関して検討し，（5）さらに前述の波浪衝撃力センサとその信号処理システム，計測データの記録，通信システムを統合し，計測システムの完成を目指す．
最後に研究の総括と報告書の作成を行う．
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