2019 Fiscal Year Annual Research Report
Propelsive performanceof ships woth energy savindg devices in waves
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19H02358
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
戸田 保幸 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20172166)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 波浪中推進性能 / 省エネルギー付加物 / ラダーバルブフィン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶運航からの二酸化炭素排出削減への要求から、推進性能改善のため、多くの省エネルギー付加物が提案され、実際の新造船にも数多く取り付けられている。しかしそれらの多くは平水中での推進性能を改良するために模型実験により決定され、これらが波浪中でも付加物のない場合よりも性能を向上させているのかどうかを調査した研究はほとんどない。そこで研究代表者らのこれまでの研究により、平水中で性能が良くなる舵につけられる水平フィンについて波浪中の試験を行った。平水中で改良された右舷側のフィンを短くし、迎え角をマイナス方向にとった舵と通常舵も含めて4種類の舵を装備したKVLCC2船型の波浪中自航試験を行い性能を調査した。これにより、大きな運動をする場合には最適な舵は平水中ほど性能改善効果はないが、通常舵よりは大きく、通常水平フィン舵より性能が向上する結果が得られた。また推力変動についても調査し少し小さくなることが明らかになった。
実験結果を推定する方法としてCFD-Shipを用いた計算を行った。波浪中での計算を通常舵を装備した計算で検証した後、すべての舵について計算を行った。大阪大学のプロペラモデルを用いた計算で十分実験結果を説明できることが明らかになった。さらに、その性能変化がなぜ起こるのかを調査するため、プロペラ作動時の付加物周りの流れ場をStereo PIV装置を用いて詳細に計測するための予備実験を行った。
関連研究として船尾のプロペラから2直径程度上流に取り付けられたフィンの影響をSPIV計測を行い、付加物によるプロペラ流入速度の変化を説明することができた。
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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
4種類の舵を装備したKVLCC2船型の波浪中自航試験を行い性能を調査し、時間平均の推進性能（自航要素、抵抗）とともに推力や有効流入速度の1周期の変化を調査した。これにより今回試験を行った付加物が波浪中でも効果があることがわかった。ただしそれは平水中より小さくなることがわかった。
また船尾のプロペラから直径程度上流に取り付けられたフィンの影響をSPIV計測を行い、付加物によるプロペラ流入速度の変化を説明することができた。この試験のあとフィン付き舵のSPIV試験の予定であったが、レーザー光源の水没によりできなくなった。しかしアイオワ大学から借用することができ3月には導入できており問題はない。しかしコロナウィルスの影響でそのあとができていないが、実験再開が可能になれば計測できる状況にしている。
実験結果を推定する方法としてCFD-Shipに大阪大学プロペラ体積モデルを組み込んで予備計算を行った。波浪中での計算を通常舵を装備した計算で検証した後、すべての舵について計算を行った。波長の長い場合に計算領域が少し狭いと思われたこと以外、十分実験結果を説明できることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
4月よりアイオワ大学から借用したレーザーで予備実験を行い、その後4種類の舵を装備したKVLCC2船型の波浪中でのプロペラなしの流場（公称流入速度分布）や自航試験状態の流場を出会い波の各位相で計測を行う予定である。手法自身はこれまでも行ってきているが舵と付加物周りの詳細な計測が必要であり、レーザー反射をなくすため新しい表面塗料を導入する。個の流れ場が計測されればこれまで計測されたことのない付加物、プロペラ後流、波による速度場、運動による速度場の干渉する非常に複雑な現象が解明されることが期待される。
他の付加物を装備した場合の自航試験等も行うが、今後は上記を主に行う。
数値計算ではまず計算領域を大きくした計算を行い、SPIVの結果と比較し、改良を行う。これらにより計算により波浪中推進性能に対する付加物の影響を精度良く求められるようなコードを作成する。
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