縮小付加質量マトリクスに関する研究

• 研究課題/領域番号: 08751069
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 船舶工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 林 茂弘 大阪大学, 工学部, 助手 (60263216)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 付加質量 / 付加質量マトリクス / 縮小付加質量マトリクス / モード解析 / 構造変更解析 / 境界要素法 / 振動レベル

研究概要

縮小付加質量マトリクスの概念を新しく確立してその定式化を行い、低次振動において理論解と比較することによって、その有効性を確認した。また、これをモーダル構造偏光解析と組み合わせることによって、船舶の振動レベルを推定するための新しい方法を構築した。
数値計算及び実験により以下の知見を得た。
(1)縮小付加質量マトリクスを用いても、低次振動における流体運動は良く近似できる。
(2)浅水域の実験データに、縮小付加質量マトリクスの鉛直方向成分のみを用いた構造変更解析を適用しても、深水域低次上下振動モードにおける振動性能をある程度推定できる。
(3)しかし、回転ベクトルも用いた方が、より正確な共振周波数が得られると考えられる。
(4)浅水域と深水域でモード減衰比が異なる。深水域のモード減衰比を用いれば、振動レベルもかなり正確に推定できる。
なお、一度、付加質量マトリクス[M_W]を計算しておけば、即座に任意の観測点における縮小付加質量マトリクス[M_O]を計算できるため、各種船舶の[M_W]をデータベース化しておくことによって、基本設計の段階でよく使われる主船体の梁モデルに、同型船の[M_O]を結合した検討を行うことができるようになる。また、艤装接岸時の実験で比例粘性減衰系にてモーダルパラメータを得ておけば、モード合成法によって完工接岸時のモデルが得られるので、これに[M_O]を用いた構造変更解析を行うことによって、より正確な航行時の振動性能を推定することができるようになる。また、高次要素を用いて[M_W]を定式化する際には節点における立体内角を計算する必要があるが、低周波用無限水深グリーン関数を用いて船体内部にグリーンの定理を適用するだけで立体内角を得ることができる。