2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of estimation method for capsize risk for an autonomous ship in waves
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19H02360
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
梅田 直哉 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20314370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 秋彦 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(神栖), 主幹研究員 (10344334)
牧 敦生 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50556496)
酒井 政宏 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30845334)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 甲板滞留水 / カオス制御 / 短波頂不規則波 / 転覆確率 / 波乗り / 風力推進 / パラメトリック横揺れ / ブローチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
斜め追波中を航走するカーフェリーが大傾斜するリスクを調べるため、事故を起こしたカーフェリーについて、実海域相当の短波頂不規則斜め追波中のカーフェリーの自由航走模型実験を水研機構の角水槽で実施し、復原力喪失による大きな横傾斜の発生確率を求めた。数値シミュレーションによってもその発生確率を推定し、模型実験結果と一致することを確認した。
また、規則斜め追波中の漁船の自由航走模型実験を甲板滞留水の挙動計測も含めて水研機構の角水槽で実施した。その結果も踏まえて、斜め追波中の漁船の転覆シミュレーションに甲板滞留水影響を簡易的に反映する方法を示した。これより、沖合補給船では甲板滞留水が横揺れと90度の位相差をもって減揺効果がある一方、漁船では位相差がほぼなく復原力減少効果となることを明らかにした。
一方、斜め追波中操縦不能現象であるブローチングの防止には、カオス制御を応用し、ブローチングを自動的に回避する制御システムを考案し、数値シミュレーションによりその効果を検証した。またブローチングの必要条件である波乗り発生確率推定のクリティカルウエーブ法に初期条件の影響を考慮するために理論を拡張した。さらに、パラメトリック横揺れについては、出会い周期と同じ周期のパラメトリック横揺れの1自由度モデルによる理論推定法を構築したほか、出会い周期の倍周期の横揺れの5自由度モデルによる数値予測に関し、短波頂不規則波中を低速で前進する場合での実験的検証を実施できた。
このほか、風力推進船において、作為的に波乗りさせて安定航走する操船法を数値シミュレーションと風洞実験により検討した。
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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
年度当初の計画をほぼすべて達成した。ただ、パラメトリック横揺れの前進速度影響の数値予測では実験との差異が残った。
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| Strategy for Future Research Activity |
パラメトリック横揺れの数値予測では、異なる周波数域を考慮した摂動法による計算法の見直しを図る。甲板滞留水影響については、数値流体力学の利用を検討する。さらにこれまでの知見を集約し、安全な自動操船についての指針を示す。
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Research Products
(15 results)
