2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a slant type tidal turbine for small marine research buoys with an independent power supply system
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21K03879
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
坂口 大作 長崎大学, 工学研究科, 教授 (70244035)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 潮流タービン / 多目的最適化 / スマートブイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋資源の有効利用には，広い海域を長期間にわたって定点観測できるようなサンプリングシステムが求められる．本課題では，独立電源用潮流タービンを備えた小型観測ブイの開発を行った．垂直軸タービンを流れ方向に傾け，回転損失の少ない傾斜タービンを新たに発案し，カットイン流速が低く，高効率なタービンを開発する．設計には，本研究者が開発応用している人工知能をメタモデルとした多目的最適化システムを利用し，傾斜型潮流タービンの最適翼を設計する．潮流タービンを備えた観測ブイは，3Dプリンタで作製し，回流水槽での特性試験および実海域での長時間実証試験を行う計画とした．本課題で開発しようとするブイは，直径400㎜の一般的なサイズとし．ブイの下部に潮流タービンが備えてあり，タービンが潮流により回転し，ブイ内のハブダイナモにより発電する．ブイは海底の錘により一点係留され，設置工事に潜水作業を必要としないなどの低コスト型とした．潮流から得られる電力量は十数ワット程度と少ないが，海水温度計測用ブイや塩分濃度計測用ブイなど機能を分化させることで，観測ブイの電力消費量を減らすことができるという特徴を持つ．また，安価かつ機能分化したブイを多数配置し，電源をバッテリーではなく小型潮流タービンを採用することで安定的に連続運用を可能としている．設計した独立電源用潮流タービンを備えた小型観測ブイは，回流水槽での性能試験を経て，実海域実証フィールドでの試験を行なったところ，１ヶ月にわたって発電電力が消費電力を上回り，継続的な計測が可能であることを示すことができた．従来の観測ブイが大型かつ多機能で高価であったものを，潮流タービンを備えた小型の観測ブイにより解決し，実用的な広域観測システムの基礎を構築した．
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