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舶用技術展開のための水中衝撃波コンバーターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14512
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 船舶海洋工学
研究機関神戸大学

研究代表者

阿部 晃久  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (50221726)

研究分担者 西尾 茂  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (30208136)
藤本 岳洋  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (60314514)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード衝撃波管 / 磁力支援方式 / 高圧ガス駆動 / 水中衝撃波 / 気泡運動 / 流体工学 / 衝撃波 / コンバーター
研究成果の概要

衝撃波現象を海事分野へ応用するために、船舶機関の排気を利用する省エネルギーかつ簡易な水中衝撃波生成技術の確立を目指した研究が行われた。排気を活用する観点から、高圧ガス駆動型で小型の無隔膜衝撃波発生装置が設計された。2ピストン方式で磁力支援機構を有する独自の衝撃波発生装置が製作され、マッハ数1.5の気中衝撃波の生成に成功した。また、本装置による水中衝撃波生成が試られ、飛翔体の水中貫入によって水中衝撃波生成に成功すると共に、7 MPaを超える衝撃圧力変動が得られた。以上から、従来の爆薬や放電方法に代わり、高圧ガス駆動による強い水中衝撃波を安全かつ省エネルギーで容易に再現できることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

衝撃波現象の研究は、多くの分野に関連し、様々な応用活用技術が確立され、先端研究が活発に推進されている。一方、我国の経済や産業の基盤を支える海事分野では、これまで衝撃波現象を活用した技術開発事例は見られない。本研究では、衝撃波現象を活用する新たな舶用技術の創出を目的として、船舶上で実現するために機関の排気利用を前提とした省エネルギーかつ簡易な水中衝撃波生成と制御技術開発に取り組み、従来の爆薬や放電方法に代わり、高圧ガス駆動の装置によって、強い水中衝撃波を安全かつ省エネルギーで容易に再現可能であることを示した。これは、海事産業における水中衝撃波を活用する新技術の創出に繋げられる成果である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Study of sterilization effects on marine Vibrio sp. using interaction of cavitation with shock wave in a narrow water chamber2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Jingzhu、Abe Akihisa、Koita Taketoshi、Sun Mingyu、Wang Yiwei、Huang Chenguang
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 21 ページ: 213301-213301

    • DOI

      10.1063/1.5052521

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A theoretical model to estimate inactivation effects of OH radicals on marine Vibrio sp. in bubble-shock interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Huang Y.、Wang J.、Abe A.、Wang Y.、Du T.、Huang C.
    • 雑誌名

      Ultrasonics Sonochemistry

      巻: - ページ: 359-368

    • DOI

      10.1016/j.ultsonch.2018.10.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental Study on Interaction of Multiple Cylindrical Bubbles with Underwater shock wave2018

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe, Yiwei Wang
    • 雑誌名

      Proceedings of the 10th International Symposium on Cavitation (CAV2018)

      巻: - ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 燃料インジェクター内におけるストリングキャビテーションの発生と3次元流場構造の分析2018

    • 著者名/発表者名
      中村崚登,西尾 茂,宋 明良
    • 雑誌名

      可視化情報学会誌

      巻: Vol.38, Suppl. No.1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 側方気流を受ける液体噴流の流場構造変化2018

    • 著者名/発表者名
      宗村宏晃,西尾 茂,宋 明良
    • 雑誌名

      可視化情報学会誌

      巻: Vol.38,Suppl. No.1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Fundamental study of sterilization effects on marine Vibrio sp. in a cylindrical water chamber with supply of only underwater shock waves2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Jingzhu、Abe Akihisa、Wang Yiwei、Huang Chenguang
    • 雑誌名

      Ultrasonics-Sonochemistry

      巻: 42 ページ: 541-550

    • DOI

      10.1016/j.ultsonch.2017.11.047

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sterilization Effects on a Marine Bacterium using Underwater Shock Waves with Induced Bubbles in a Cylindrical Water Chamber2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Symposium on Marine Engineering (ISME)

      巻: B09-216 ページ: 341-346

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strength and Frequency of Underwater Shock Waves Related to Sterilization Effects on a Marine Bacterium2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe, Nobuyuki Ito, Kota Nishibayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of 31th International Symposium on Shock Waves, Nagoya, Japan

      巻: SBM000302 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Contribution of Cavitation Generation to Shock Wave Sterilization Effects in a Narrow Water Chamber2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe, Taketoshi Koita, Mingyu Sun
    • 雑誌名

      Proceedings of 31th International Symposium on Shock Waves, Nagoya, Japan

      巻: SBM000165 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Fundamental Study on Sterilization Effect of Underwater Shock Waves with Cavitation Bubbles on Marine Bacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe
    • 雑誌名

      Proceedings of 7th PAAMES and AMEC2016

      巻: ー ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Observation on Generation Frequency of Shock Waves in Cavitation Flow2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Nishibayashi, Jingzhu Wang and Akihisa Abe
    • 雑誌名

      Proceedings of 7th PAAMES and AMEC2016

      巻: ー ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] キャビテーション噴流中のリバウンド衝撃波の船底付着物除去効果に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      玉木雄祐,阿部晃久,下川朋之
    • 学会等名
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キャビテーション噴流の壊食に及ぼす水中衝撃波の効果に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      玉木雄祐,阿部晃久,下川朋之
    • 学会等名
      第88回マリンエンジニアリング学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 複雑な混合モード下の破壊力学パラメータ評価に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      岸田強志、藤本岳洋
    • 学会等名
      日本機械学会第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Sterilization Effects on Marine Vibrio sp. under Different Conditions of Underwater Electric Discharges in a Cylindrical Water Chamber2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Yuka Nakatani, Akihisa Abe
    • 学会等名
      平成28年度衝撃波シンポジウム
    • 発表場所
      ヴェルクよこすか(横須賀市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Sterilization Effects on a Marine Bacterium using Underwater Shock Waves with Induced Bubbles in a Cylindrical Water Chamber2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe
    • 学会等名
      11th the International Symposium on Marine Engineering (ISME)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strength and Frequency of Underwater Shock Waves Related to Sterilization Effects on a Marine Bacterium2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe, Nobuyuki Ito, Kota Nishibayashi
    • 学会等名
      31th International Symposium on Shock Waves, Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution of Cavitation Generation to Shock Wave Sterilization Effects in a Narrow Water Chamber2017

    • 著者名/発表者名
      Jingzhu Wang, Akihisa Abe, Taketoshi Koita, Mingyu Sun
    • 学会等名
      31th International Symposium on Shock Waves, Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 傾斜衝突下の予き裂三点曲げ破壊試験片のき裂進展挙動解析2016

    • 著者名/発表者名
      石川貴大、藤本岳洋
    • 学会等名
      M&M2016材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学(神戸市)
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝撃試験と数値解析を用いた破壊じん性評価法に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      石橋正晃、松山靖典、藤本岳洋
    • 学会等名
      M&M2016材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学(神戸市)
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝突体中の動的破壊における打撃端形状依存性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      石川貴大、小椋隆寛、藤本岳洋
    • 学会等名
      第29回計算力学講演会(CMD2016)
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] き裂進展経路予測理論によるぜい性材破壊挙動の評価2016

    • 著者名/発表者名
      三石 学、藤本岳洋
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会、
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター(新潟市)
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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