An application of the 3-D seakeeping theory for a study on fluctuation mechanism of flow fields around rotating propeller in waves and development of its simple estimation method

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02369
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 北川 泰士 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50579852)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏木 正 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00161026)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 船舶耐航性能 / 船体表面圧力 / FBGセンサー / 船舶操縦性能

Outline of Annual Research Achievements

2020年度は、2019年度に製作した模型船を用いて、プロペラ付近の流速変動と船体表面圧力変動を計測するための規則波中曳航模型実験を行った。流速の計測は小型翼車式流速計を使用し、船体表面圧力はシミウス社のFBG圧力センサーを用いて多点計測を行っている。この実験では、プロペラ模型を使用しない場合とプロペラ模型を装着した場合の2通りで同じ波条件の計測を行い、プロペラ回転流が流速特性や船体表面圧力特性に与える影響を検証できるようにした。また、多様な出会い波向きで計測を行え、全体的に貴重な計測データを得ることが出来た。
そして、これらの計測データを解析し、船体表面圧力に関するプロペラ回転流の影響は、平均値には有意な差はあるが、変動振幅については有意な差がないことが実験的に確認された。流速変動については引き続き解析を進めている。
加えて、調達したFBG圧力センサーを用いた船体表面多点圧力計測の貴重な機会として、プロペラ回転を伴う操縦運動中の模型船の船体表面圧力計測を実施した。この模型試験では拘束模型試験と自由航走試験の両方が実施され、FBG圧力センサーは模型舵にも貼付している。これらの計測を通し、世界的に例がない、操縦運動中の舵表面を含めた多点圧力計測に成功した。
一方、プロペラ近傍流速変動を評価するための数値計算コードの開発については、前述の操縦運動中の圧力計測に注力したこともあり、計画通りに進めることが出来なかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初より計画していた波浪中模型試験が成功し、プロペラ回転流が流速変動と船体表面圧力変動に与える影響を評価できたことは自己評価できる。加えて、”研究実績の概要”の通り、操縦運動中かつプロペラ回転中の船体表面圧力を舵表面含めて計測できたことで世界的に見て貴重なデータを得られたことは本課題における貴重な成果と言える。
一方で、本研究の主目的である波浪中プロペラ近傍の流速変動評価のための数値計算コードの開発は当初予定通りに進んでおらず、その点からは大きく遅れていると言わざるを得ない。また、論文発表等の成果公表も進んでおらず、この点は促進させるべきである。

Strategy for Future Research Activity

まず、研究分担者が2021年度から所属機関を異動することになったため、科研費の研究分担者となることが不可となった。研究分担者の本研究における担当は数値計算コードの開発が主であったため、この代替措置を検討する。
2021年度の実施予定内容は、2020年度に得られた貴重な実験データの解析継続とこの成果公表に引き続き注力しつつ、遅れている数値計算コードの開発の注力も進める。このため、研究推進のための方策として、研究補助者の確保を所属機関のインターンシップ制度を活用する等して行うことを検討している。