| 研究課題/領域番号 |
04452264
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
資源開発工学
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
麻生 和夫 秋田大学, 鉱山学部, 教授 (30006639)
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| 研究分担者 |
菅 勝重 秋田大学, 鉱山学部, 助手 (40006672)
土岐 仁 秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (80134055)
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| 研究期間 (年度) |
1992 – 1994
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| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
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| 配分額 *注記 |
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1994年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1993年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1992年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
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| キーワード | 深海底鉱物資源開発システム / 揚鉱管の縦振動 / パッシブ制御方式 / バッファの形状による制御 / 動吸振器による制御 / セミ・アクティブ制御方式 / 最適制御方式 / バッファの最適形状 / 深海底鉱物資源開発 / 揚鉱管 / 最適縦振動制御方式 / 非線形ばね付動吸振器 / 円板付バッファ / 最適直径比 / 最適円板間隔 / 縦振動制御 / 準能動制御方式 / 動吸振器 / 加振々動数 / 可変ばね定数 / 共振振幅の70%減 / 受動制御方式 / バッファの形状効果 / 動吸振器の効果 / 両方式の相互効果 / 共振振幅の50%減 |
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| 研究概要 |
深海底よりポンプ方式で鉱物資源を採取するには、海底の集鉱機と界面上の船を結ぶ長大な揚鉱管が必要であり、また、その中間に揚鉱のための複数個のポンプモジュール、下端に揚鉱管の動的安定と鉱液の濃度調整のためのバッファが必要となる。しかしながら、海象に起因する船の運動のため、水中の揚鉱管に横振動、縦振動およびねじり振動が発生してその動的強度が問題となる。したがって、上記のシステムの安全作業を確保するには、それらの振動、とりわけ、強度的に問題の多い縦振動をできるだけ抑制しなければならない。
本研究は、平成4年度において、パッシブ制御方式について研究を行い、バッファの形状による制御方式と動吸振器による制御方式について検討した。その結果、前者の方式により揚鉱管の縦振動を約50%、最大軸応力を約25%軽減できることを明らかにした。また、後者の方式により、揚鉱管の縦振動を約50%、最大軸応力を約17%軽減できることを解明した。平成5年度では、アクティブ制御方式について検討し、大きな制御入力およびそれを与えるアクチュエータとその設置場所の確保の困難性から、本研究のシステムの制御に不適であることを指摘した。さらに、前述の動吸振器のばねのばね定数を加振振動数に応じて変化させるセミ・アクティブ制御方式について研究し、この方式により揚鉱管の縦振動を約60%、最大軸応力を約20%軽減できることを明らかにした。平成6年度では、これまで研究した各制御方式について、制振性能と経済面より比較・検討し、本研究のシステムの制御には、パッシブ制御方式が適していることを示唆した。つぎに、前述のパッシブ制御方式の制振性能を向上させるための研究を行い、バッファの最適形状とその条件を解明した。さらに、動吸振器のばねに非線形ばねを採用することにより、動吸振器による制御方式の制振性能をわずかではあるが向上できることを明らかにした。
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