荒天下の船体動揺および操船限界評価のための数学モデルの研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26820385
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 鈴木 良介 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (20711328)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 6自由度船体運動時系列計算 / 荒天下の船体動揺 / 操船限界 / 最低機関出力

Outline of Annual Research Achievements

平成26年度には、波漂流力を考慮した前後・左右・回頭方向の3自由度操縦運動の推定プログラムを作成した。
本年度では第一に、これに波浪強制力と船体動揺による流体反力を考慮し、波浪中での左右・横・縦揺れを含む6自由度の船体動揺計算を可能にした。本計算では、荒天中で船速が0付近まで低下する状態での操舵による応答を推定可能にするために、平成26年度に本研究で実施した水槽試験結果から高プロペラ荷重度状態での自航要素や船体・舵の干渉係数等をモデル化し適用した。また、過去の規則波中旋回試験結果を用いて本計算法はおおよそ妥当なあることを検証した。この検証によると横揺れの推定精度は高くない。この改善には過去の運動の影響の考慮が必要であると考えられ、この適用は今後の課題とする。
第二に、本計算法を用いて大型タンカーを対象に荒天中の保針状態での船体運動を推定し、荒天中の操船限界、安全航行に必要な最低機関出力の評価を行った。その結果、本船はビューフォト風力階級7の海象中の向波・斜向波では操縦性能を保証する最低船速を満足できないこと、斜追波付近では横揺れが大きくなる傾向があることを明らかにした。また、本船の連続最大出力を想定の1.15倍にした場合に最低船速を満足できることがわかった。本計算は一例であるが、本計算法は船速が0付近まで低下する荒天海象中で対象とした船舶の操船限界の推定を可能とし得る。さらに、他の様々な船型に対して同様の評価をすることで、操船限界の基準が明らかとなり海難事故の減少に寄与できるため、本研究による成果は意義がある。
本研究期間では比較を行えなかったが、大波高中の操縦運動と船体動揺、交付申請時に対称の一部としていた追波中の波乗り現象による船速の増加や不規則波中の応答に関して直接模型試験と比較し、本計算法の適用範囲の検証およびこれらの状態でも適用可能な計算法への改善が必要と考える。