2014 Fiscal Year Annual Research Report
国際海上輸送における安全性・経済性・海洋環境を統合した新しい最適運航システム
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25282103
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
笹 健児 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (10360330)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩谷 茂明 神戸大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00105363)
高山 敦好(タカヤマアツヨシ) 山口東京理科大学, 工学部, 助教 (00624230)
庄司 るり 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 教授 (50272729)
寺田 大介 独立行政法人水産総合研究センター, その他部局等, 研究員 (80435453)
内田 誠 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (90176694)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 船舶運航 / 船速低下 / 船体運動 / 抵抗増加 / 燃料消費 / 機関出力 / 波浪スペクトル / 気象海象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は２年目となり、国航海中における船舶運航の評価に関するデータ分析、数値モデルの開発を以下のとおり行った。初年度から継続しているばら積み貨物船の荒天航海時における航海性能、機関性能、気象海象に関するデータの蓄積、分析を中心に引き続き行った。これにより、荒天時において生じる船速の低下を計測した他のパラメータとの比較を通じて、上下方向の加速度、縦揺れ、機関の回転数などによって説明できるが、意図的に減速するパターンと自然減速するパターンが混在しているため、この点は次年度の研究にて詰めていく予定としている。一方、航海中の船体運動および抵抗増加を推定する理論的手法としてEUT(Enhanced Unified Theory)を導入し、これをもとに静水時の船体抵抗およびスラスト推定の経験式モデル、風圧抵抗、さらにはプロペラが水面に露出することによる推力低下を表現する二次元線形モデルを新たに導入、全抵抗およびスラスト値の評価および船速低下の算定モデルを構築した。また不規則波中における船速低下の評価手法も環境影響の評価から必要とされるため、Prpic-Orsicらの提案した運動方程式の解析モデルを新たにEUTに導入し、また従来から使用されてきた二次元解析手法であるストリップ法との比較、またasymptotic formulaとして短波長の抵抗増加の計算式を加えた形での船速低下の違いをばら積み貨物船およびコンテナ船を対象に実施した。この結果、ばら積み貨物船の場合は船速低下も大きく、特にasymototic formulaによる影響が強いのに対し、コンテナ船の場合は手法間による違いがあまり見られなかった。これは船型による影響が強く現れているものと理論的に説明できる。最終年度は船速低下の評価におけるアルゴリズムの高度化、燃料消費、CO2排出の影響評価などの項目を考慮できるように取り組む。
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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
初年度には実船（ばら積み貨物船）を対象に実海域でのデータ計測を開始し、計測されたデータを順調に蓄積および分析する体制を整えることができた。これと並行し、２年目には荒天航海中の数ケースに対し、詳細かつ多方向からの分析を加え、船速低下を評価する相関分析にて支配要因をかなり明確とすることができた。一方、数値シミュレーションによるモデリングは航行中の船体運動、抵抗増加に対して実績のあるEUT (Enhanced Unified Theory)をベースに船体抵抗、プロペラ推力の経験推定モデル、水面からプロペラが露出するVentilation現象を二次元関数で近似したモデルを新たに導入、組み合わせることにより不規則波中の船速低下を再現できるモデルの開発に成功している。ただし、燃料消費量の推定、CO2排出の予測については当年度内に進めることができなかったので次年度の課題となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる27年度は国際海上輸送の総合評価を可能とするツールの開発に取り組まなければならない。前年度までで完成している荒天時の船速低下を再現するモデルに対し、回転数一定、トルク一定、出力一定となる機関制御をパターン化した上での評価モデルをまず完成させる。これをもとに観測されたデータに対する再現計算を通じ、安全性評価における精度の検証と改善点の絞り込みを図る。一方、経済的な指標からは機関出力の推定を通じた荒天時の燃料消費量の予測を可能とするモデルを関連した研究成果、観測されたデータより構築を行う。また最短時間航法を目指したウェザールーティングプログラムと船速低下、船体運動の評価モデルを連動させることによる経済性評価を行う。また内燃機関より排出されるCO2について、燃料消費量の予測モデルと連動させることにより、関連する海外の研究実績を参考にモデルの構築を試みる。この三者を統合し、安全性、経済性、環境面を統合した国際海上輸送の総合評価を行う。
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| Causes of Carryover |
平成26年度は実船計測を継続し、データ回収および機器のメンテナンスを行う予定であったが、実験対象船が南米地区を中心とした航海スケジュールであったため、治安の面からデータ回収を27年度に延期したことによる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成26年度に実施できなかった実験船の訪問を早期に実施し、データの回収および分析、機器のメンテナンス、不足品の追加購入を至急進める。
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Research Products
(6 results)
