2014 Fiscal Year Annual Research Report
定時性、耐波浪衝撃性を核とする新しい高速海上輸送システムの研究
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23246151
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉田 基樹 九州大学, 経済学研究科(研究院), 教授 (20404080)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶原 宏之 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30114862)
木原 一 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 教授 (40283717)
岩下 英嗣 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60223393)
木下 健 日本大学, 理工学部, その他 (70107366)
山口 弘志 株式会社三井造船昭島研究所, その他部局等, その他 (10576797)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 船舶工学 / 流体工学 / 高速船 / 耐航性 / 経済性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(a) RFS運動の非線形制御法開発-特にピッチ運動の極限までの低減-
(a-1) 運動制御の前提となる非定常翼揚力特性に関し、翼後流可視化実験及び3D-RPM計算を進めた上でその結果の解析、考察を深め、RFS前翼後流の後翼揚力特性への定量的影響を明らかにした。(a-2) スイッチング動作を含む非線形制御理論就中閉ループ系の安定性を保証する体系的な設計手法としての時間領域制御シミュレーターを構築した。スライディング・モード制御理論の有効性をシミュレーション及び実験により検討し、非線形制御されたRFSピッチ運動はPD制御によるそれから約半分まで低減できることを確認した。
(b) 波浪中抵抗増加及び波エネルギー吸収に関する実験結果解析、理論計算及び解析
(b-1) 規則波、不規則波中抵抗増加実験結果解析を続けた。(b-2) 理論計算 (b-2-1) ストリップ法によるRFS船型の波浪中抵抗増加推定のための理論計算法ではモノハル船型に対するアプローチを踏襲し、非定常波動場に関するラディエーション問題とディフラクション問題をそれぞれ解き、ストリップ断面に関する２次元コチン関数を計算することで丸尾の簡易公式を適用した。RFS船型の抵抗増加への影響が大きいと予想されるディフラクション流体力の成分を合理的に評価できる一つの計算法を提案することができた。
(c) 高速海上輸送システムの概念設計及び経済性評価
(c-1) 定時性及び耐波浪衝撃性指標に関し、北太平洋往復航路における従来コンテナ船とRFSとの航海時間シミュレーション検討を開始した。その実証のため従来コンテナ船の１年間航海時間実績データを発掘した。また、シミュレーションの前提となる遭遇海象時系列データ３０年分を入手した。(c-2) 機関馬力、輸送原価等経済性検討のため高付加価値貨物等基礎データの収集を続けた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
波浪中高速船運動制御の前提となる非定常翼揚力特性の各種実験及び３次元計算による解析はほぼ完了し、諸論文にまとめ国内、国際会議で発表し、学会誌に投稿中である。一方で、負の復原モーメントを持つRFSの運動非線形制御は非常に難しい課題であり、実験及び制御シミュレーターにより制御理論を鋭意構築中であるが、進捗はやや遅れている。翼の機械的動作遅れや複素揚力係数の無駄時間近似の設定について検討の余地が残っている。非線形制御に関し、国内、国際会議においていくつかの論文を発表した。波浪中抵抗増加或は波エネルギー吸収に関する実験結果の解析がほぼ完了しつつあり、学会論文の１項目にまとめた。経済性検討については上記技術的課題に注力するため進捗が遅れているが、北太平洋航海時間及びスラミング確率シミュレーションをいそいでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、非線形制御開発の目途が立ってきたので、完成をいそぎ、論文化する。また、非定常翼揚力特性に関する既投稿論文の学会誌公式掲載を図る。次に、ストリップ法或は３次元ランキン・パネル法によるRFS波浪中抵抗増加推定に関する特徴的知見をまとめ論文化する。更に、経済性に関し、航海時間及びスラミング確率シミュレーションを完成させ、その結果の検証を行う。また、RFS輸送効率、原価を含む経済性全般の従来コンテナ船、航空機との対比をおこなう。
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