斜航試験時の過渡的流体力特性に関する研究

• 研究課題/領域番号: 14750723
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 船舶工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 前川 和義 北海道大学, 大学院・水産科学研究科, 助手 (80250504)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2002年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 船舶操縦性能 / 操縦流体力 / 拘束模型試験 / 斜航試験 / 定常流体力 / 過渡特性

研究概要

船舶の斜航流体力特性を計測するための実験の省力化を目的として、模型試験手法および計測データの解析手法について研究を行った。動的な拘束模型試験によって得られる主船体に作用する力の時系列データには本研究で対象としている過渡的な影響の他に慣性力や付加質量等に基づく非定常流体力成分が含まれているが、長周期の緩やかな運動で計測した流体力時系列データを成分分離型数学モデルにより解析することで定常流体力に相当する成分を精度良く抽出できることを、これまでの研究で確認してきた。本年度は昨年度の研究で導入したPMM試験とは異なり、船体模型を曳航しながら一定の角速度で360°以上の回頭運動を行うYaw Rotating Testによる計測および解析手法について検討を行った。本研究で用いる成分分離型数学モデルは前後進や横移動といった広範囲の運動状態における定常流体力を精度良く表現できる特長を有するが、PMM試験では模型に与える斜航角の範囲に制限があり、得られる流体力データも限られていたのに対し、今年度実施したYaw Rotating Testでは、1回の曳航によって得られるデータにあらゆる斜航角における流体力特性が含まれる利点がある。
Yaw Rotating Testの実験手法およびそれに基づく斜航流体力特性の解析手法に関する検討の結果、得られたデータから本研究の手法で定常流体力特性を得るには、船速および回頭角速度の設定に注意が必要であるが、回頭角速度が異なる運動を2つ以上組み合わせることによって成分分離型数学モデルに含まれる流力特性係数を定めることができ、これに基づいて効率的に定常流体力特性を把握することができることが明らかとなった。