2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of dual-purpose ships for Arctic sea and normal sea
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21KK0079
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
澤村 淳司 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90359670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 隆人 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50837573)
千賀 英敬 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60432522)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2026-03-31
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| Keywords | 氷海船舶 / 氷抵抗 / 氷海船型 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は氷海船舶の氷海域性能と通常海域性能の両立化を考えた船型と船体構造を提案することが目的であり，１）数値計算により高精度な氷海船舶の性能評価法を構築し，２）実氷海データを用いて数値計算の検証を行い，最後に，３）氷海域性能と通常海域性能を両立した船首船型の決定することにより本研究を完遂することを考えている．１）の研究に関しては，規則波中の船体氷荷重計測実験（模型船実験）を実施し，氷海中を航行する船舶に作用する氷荷重の波浪影響を調べた．これとは別に，波浪中にある海氷板の構造物（船舶もしくは海洋構造物）周りの運動計測実験を実施し波浪影響による氷盤の衝突速度（船体氷荷重の増減に関係する物理量）の変化を調べた．また、R5年度までに作成した氷海航行数値計算プログラムに船舶の運動制御を導入し，実氷海を考えた船舶の氷海航行計算を行った．２）実氷海での船体データの取得と数値計算の検証に関する研究の進捗としては，R5年度は南極観測船「しらせ」に新たに導入した氷衝突モニタリングカメラにより取得した氷衝突のビデオデータと船体構造応答データを解析し，海氷の衝突状態と構造応答の関係を明らかにした．さらに，海氷衝突実験を実施し氷衝突による（波浪による海氷衝突速度の増加を想定）船体構造応答を計測した．模型船実験，実船計測，海氷衝突実験の結果は１）の計算モデルの検証に使用できる．３）氷海性能と通常海域性能を両立した船首船型の開発は，R6年度以降の研究となる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の3年目となるR5年度の研究計画では，波浪影響を考慮した氷海船舶の性能評価法（数値計算モデル）の構築を行うことであったが，R5年度内の達成は不可となった． これ（数値計算モデルの開発）を達成するには，砕氷板の船体喫水面以下の沈み込みによる船体氷抵抗の増加（R4年度の目標）と，波浪による氷盤の衝突速度の増加の影響を数値計算モデルに導入する（R5年度の目標）必要があるが，R5年度は，実験による船体氷荷重の波浪影響の把握と，これ（波浪影響）の数値計算モデルへの導入に留まっている．したがって，数値計算モデルの高精度化の研究に対しては，「遅れている」の評価とした．一方，実氷海での船体データの取得と数値計算の検証（R4-R7年目に実施）に関しては，R4年度に続きノルウェーUit（ノルウェー北極大学）での実氷海データの取得はできなかった．しかし，R5年度は，南極観測船「しらせ」に新たに導入された（本研究代表者が導入を提案）氷衝突モニタリングカメラを用い，これまで取得が困難であった海氷の衝突状態と構造応答の同時計測を実現し、さらに、海氷の衝突状態と構造応答の関係を解析することができた．したがって，氷海船舶の実船データの取得に関する研究に関しては，「やや遅れている」との評価とした．以上のことから，本研究全体の現在までの進捗状況は「やや遅れている」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
氷海域と通常海域での航行性能を両立する船型と氷海航行のための安全性と経済性を両立した船体構造をもつ新型氷海船舶の提案のため，本研究課題は研究実績の概要で示した3つの研究課題に細分し実施している．R6年度以降は各研究項目に対して次のように進める．１）の数値計算による高精度な氷海船舶の性能評価法の構築に関しては，R6年度は進捗が遅れている波浪影響を考慮した氷海船舶の性能評価法（数値計算モデル）の構築を行う．R5年度までの研究（模型船実験など）により，波浪による海氷運動（衝突速度）の増加が概ね把握できており，これ（波浪影響）を数値計算モデルに導入する．２）の実氷海での船体データの取得と数値計算の検証に関しては，R5年度に引き続き，南極観測船「しらせ」に新たに導入された氷衝突モニタリングカメラを用いた解析を行う．また，南極観測船「しらせ」を用いた新たな実氷海の船体応答計測方法を考える．ノルウェー北極大学およびオスロ大学との共同研究は継続して行う．特に，ノルウェー北極大学（Uit）との研究は未実施であるため優先した実施を考える．しかし，実氷海データの取得は，世界情勢の変化等（環境問題によるこれまで活発であった北極海の資源開発のための研究活動の減少）の影響でこれまで以上に困難になっており，Uitに加えて，NTNU（ノルウェー科学技術大学）との連携も考える（すでに，R5年度にNTNUの研究者とコンタクトの実績がある）．３）の氷海域性能と通常海域性能を両立した船首船型の決定に関しては，数値計算モデルの改良が遅れているため，先行して，船型を変えた模型船実験を実施し，実験による高効率な（船体抵抗軽減する）船首形状の絞り込みを行う．
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| Causes of Carryover |
実氷海データの取得と数値計算の検証はノルウェー北極大学との共同研究を考えているが，R5年度もノルウェー北極大学（Uit）との研究打合せは実現しなかった．このための滞在費用の支出がなくなり次年度使用額が生じた．実氷海データの取得は，世界情勢の変化等の影響でこれまで以上に困難になっており，R6年度はUitに限定せず，多方面（ノルウェー科学技術大学，オスロ大学，フィンランドAalto大学，南極観測，北海道オホーツク海など）での実氷海データ取得を考え，これらとの研究打合せや計測（実験）のための滞在費用の使用を考える．また，R5年度の予算は，R4年度に予算不足が生じ前倒し支払請求を行ったことから，研究計画当初の予算から減額となっていた．このため，R5年度は実験装置を既存の装置を流用するなどにより予算圧縮を行った．これも次年度使用額が生じた理由となっており，R6年度はR5年度における実験予算圧縮のため不十分となっていた実験データの取得のための予算使用を考える．
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Research Products
(4 results)
