2020 Fiscal Year Research-status Report
コネクタレス海洋探査システムの開発に向けた基礎研究
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19K04876
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
石渡 隼也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 技術主任 (60834645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 朝哉 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 主任研究員 (10359127)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非接触伝送 / 伝送効率 / 伝送コイル / 海中コネクタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は、コネクタレス海洋探査システム開発に必要な基礎検討の一環として、①海水や耐圧容器に使用される金属などコイルの周辺環境が伝送効率に与える影響評価および金属による伝送効率影響を抑制するための対策の効果検証、②kQ 積理論を用いた最大伝送効率伝送評価、③提案するコネクタレス海洋探査システムの構築のため、海底ネットワークを始めとした海底構造物上の設置機器をコネクタレス化とする、海底探査システムの構築へ向けた超多段システムを想定した多段式非接触通信シミュレーションを実施し伝送効率の評価を行った。
①については、鉄およびステンレスがコイル周辺に存在することで伝送効率が低下するものの、コイルと金属間に設置したフェライトシートおよび銅膜により伝送効率が改善されていることを明らかにした。海洋探査システムにて用いられる耐圧容器蓋上のコイル周辺に、フェライトシートや銅膜といった薄い素材により影響軽減できることは、実装の観点からも非常に好ましく、システム実現のための有用な知見を得ることができたと言える。
②については、従来最適な負荷インピーダンスを得るためにある値を仮定しそれに基づいて計算ないし測定結果を提示していたが、任意の受動2ポート回路に対して最適負荷抵抗を探すkQ 積理論により最大伝送効率が予測可能となることをシミュレーションと実験により明らかにした。耐圧容器は内部のスペース制約があることから、抵抗など小型の素子を用いた負荷調整で任意の伝送周波数選択が可能になり、運用上からも大きいメリットを得ると言える。
③については、1,000段の超多段構成において伝送損失を50dB以下に抑えるシミュレーション結果を得ることができた。このことから、①で明らかにした金属影響に対する対策を施すことで、コネクタレス化した海底探査システム構築の可能性を見出すことができた。
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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
令和2年度は、コネクタレス海洋探査システム開発に必要な基礎検討の一環としての海水や耐圧容器に使用される金属などコイルの周辺環境が伝送効率に与える影響評価および金属による伝送効率影響を抑制するための対策について、当初の計画通り、シミュレーションと実験によりその効果を明らかにした。
ここで、非接触伝送においては従来高周波電源および負荷のインピーダンスは場合によっていろいろな値となるため、ある値を設定しそれに基づいて計算ないし測定結果を提示することが通常であったが、近年提案されたkQ積理論により任意の結合回路に対して最適負荷を決定するとともに、最大伝送効率の予測が可能となった。令和2年度このkQ積理論をコネクタレス海洋探査システムに適用し、伝送効率評価シミュレーションおよび試験を行い、ある環境において最大伝送効率での非接触伝送を行うことができた。また、コネクタレス化した海底探査システム構築を想定した超多段式非接触通信シミュレーションを実施し伝送効率の評価を行った。
以上のように、業界最新の理論を提案システムに適用することでさらなる効率の高い非接触伝送が可能となることを明らかとし、かつコネクタレス化した海底探査システムの適用の可能性を見出すことができたことから、研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、令和2年度に実施したコネクタレス化した海底探査システム構築へ向けた超多段システムを想定した多段式非接触通信シミュレーションについて、実験によりその妥当性を明らかにしていく予定である。
この令和2年度に実施したシミュレーションにおいて、非接触部であるコイルおよび伝送路である同軸線の接地方法が伝送効率に影響を与えることが明らかになったため、この接地方法を模擬できる計測装置および解析ソフトの導入により、さらに実際の環境に近い実験環境が模擬できるようになり、ひいては今後の開発に向けた知見を得ることが期待される。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により実験実施スケジュールが変更となり、当初購入予定であった一部の実験用資材（コイルおよび磁性シートなど）を令和3年度購入予定へと変更したことから、次年度使用額が生じた。
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Research Products
(2 results)
