2014 Fiscal Year Research-status Report
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26630455
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
澤村 淳司 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90359670)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 氷海工学 / 氷海水槽 / 模擬氷 / 模型船実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，高い維持管理費と実験技術が必要となる氷海水槽での模型船実験に代わり，これらを必要としない常温水槽での氷海中の船舶模型船実験を可能にするための模擬氷を作成する事である．H26年度は，2種類の材料（プラスチック材とワックス材）を用いて模擬氷を作成し，2D常温水槽内で流氷域を想定した多数の氷片が浮遊する水面中を航行する船舶の模型船実験を実施した．プラスチック材を使用した模擬氷は均一性が高く，2D常温水槽内での模型船実験において，船体と氷片との衝突によって発生する氷荷重の良好なデータが計測できた．計測データを解析する事により，船と氷片との相互影響による氷荷重の発生原因の詳細を知る事ができた．しかしながら，プラスチック材模擬氷はコスト高になる事が明らかになった．また，氷板の曲げ挙動挙動は模擬できず，氷板の割れ破壊を伴う模型船実験には使用できない事が分かった．一方，ワックス材を使用した模擬氷は，模擬氷を作成する際に形状および材質を均一に保つ事が難しく，プラスチック材に比べて不均一性が強くなる．また，現在の作成方法は非効率で試験水槽の水面を覆うような広い面積の模擬氷の作成には多くの時間を要する．これらの理由により，H26年度はワックス材模擬氷を用いた模型船実験は実施されなかった．しかしながら，ワックス材は氷板の曲げ挙動を模擬でき，氷板の割れ破壊を伴う模型船実験に使用できる可能性がある事が明らかになった．さらに，H26年度に実施した文献調査によって，模擬氷の作成とそれを用いた常温水槽での氷板割れ破壊を伴う模型船実験の実施例は僅かではあるが存在する事が分かった．このように，H26年度の研究成果によって，模擬氷の作成および常温水槽での模型船実験のための基礎データを得る事ができた．
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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
H26年度の研究計画は，「過去の実験データおよび数値計算結果から氷の破壊を含めた海氷の材料パラメタの調査」であった．H26年度に実施した文献調査では，氷板の割れ破壊を伴う模型船実験を想定した模擬氷の作成と常温水槽での模型船実験の実施例が僅かではあるが存在する事が分かった．これにより，H27年度において，具体的に模擬氷を用いた模型船実験を行う上での基礎情報を得る事ができた．一方，氷と構造物との相互作用による氷板の亀裂進展を含む破壊形態の詳細を理論的に解明した研究例は確認できておらず，衝撃による氷板の放射状クラックと曲げによる周方向クラックの大きさなど，氷板破壊を考慮した模擬氷の作成に必要な破壊パラメタの決定には至っていない．しかしながら，H26年度は，H27年度に予定していた模擬氷による模型船実験の一部（氷の破壊を伴わない模擬氷を用いた実験）を先行して行う事ができた．これにより，模擬氷による常温水槽での氷海域模型船実験の有効性と，作成した模擬氷は氷の破壊を伴わない流氷域中での模型船実験に使用できる事が実証された．H26年度に実施された文献調査と模型船実験により，H27年度以降に予定している氷の破壊を伴う模擬氷による模型船実験がスムーズに行える．以上のように，H26年度までの本研究課題の進捗状況は，一部の研究に実施の遅れがあるが，当初の研究計画より先行して実施できた研究もあり，当初計画以上に進んでいるとは言えないが，研究はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度は，H26年度の文献調査によって得られた，過去に行われた模擬氷を用いた常温水槽での模型船実験の情報を基に，模擬氷の作成および模型船実験を実施する．H26年度はプラスチック材とワックス材を用いた模擬氷を作成した．プラスチック材模擬氷を用いて流氷域中を想定した模型船実験を実施した．プラスチック材は氷の割れを伴わない流氷域中の模型船実験には有効であるが，氷板割れを表現する事ができない．そこで，当初研究計画で提案しているプラスチック材を機能性接着剤で接着する方法で割れ破壊を表現する模擬氷を作成する．一方，ワックス材はそれ単体で氷板の割れを表現できる可能性がある事が分かった．しかし，製造工程における冷却の問題などにより形状や機械的性質を均質にする事ができない．そこで，形状，機械的性質が均質となる作成方法の確立と，ワックス層内部に空気バブルやPP材などの材料を混入する事によって曲げ破壊の表現および曲げ破壊強度の調整が行えるWax材模擬氷の作成を目指す．また，試験水槽の水面を満たすためには大規模な模型氷の作成が求められる．しかしながら，現在の作成方法では，PP材，Wax材共に大量生産には不向きである．そこで，大規模な模型氷の作成が可能な製造方法を考える．また，H26年度に引き続き，文献調査や氷板の曲げや破壊の計算が可能な数値計算を用いて，衝撃による氷板の放射状クラックと曲げによる周方向クラックの大きさなど，氷板破壊を考慮した模擬氷の作成に必要な破壊パラメタの決定を行う．
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| Causes of Carryover |
H26年度の研究計画は主に，文献調査と研究者が開発した数値計算プログラムなどを用いて氷破壊を含めた海氷の材料パラメータを調査する事であった．このため，研究計画当初から，3年計画の本研究課題の中で H26年度の予算は小さく設定されていた．しかしながら，H26年度に先行して行った模擬氷を用いた模型船実験を行った結果，模型船実験で使用する模型氷の作成費用が予想より大きくなる事が分かった．そこで，H26年度の予算の一部をH27年度に実施予定の模擬氷の作成費用に充てる事にした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度は，模擬氷の開発と模型船実験を行う．このため，模擬氷の材料となるPP材，Wax材の購入費用に使用する．また，模擬氷で曲げ破壊を表現するための，PP材同士を接着させる機能性接着剤やワックス層内部に混入させるPP製ボールなどの購入費用に使用する．試験水槽の水面を覆うためには大量の模擬氷が必要になる，H27年度は主に模擬氷の作成費用に予算の多くを使用する予定である．
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Research Products
(4 results)
