| 研究課題/領域番号 |
17656279
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| 研究種目 |
萌芽研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
船舶海洋工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
芳村 康男 北海道大学, 大学院水産科学研究院, 教授 (50322847)
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| 研究分担者 |
蛇沼 俊二 北海道大学, 大学院水産科学研究院, 助教授 (30187588)
前川 和義 北海道大学, 大学院水産科学研究院, 助手 (80250504)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 水ジェット / 海中ロボット / 誘導制御 / 流体力 / シミュレーション |
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| 研究概要 |
海洋資源の探査や海洋環境の保全、あるいは海洋構造物や海中の水産施設の保守管理など、海中ロボットの活用は今後とも期待が高い。本研究では、イカの推進方法にヒントを得て、水ジェットによってロボットを推進・誘導・制御することとし、この制御システムの有効性を調査・検討した。その結果、以下の成果が得られた。
1.供試体の設計と製作
海中ロボット供試体(ビークル)の主要目として、実験設備等を考慮して、長さ:1.2m、幅と高さ:0.3m、排水量:約60kgの回転楕円体を主船体とする模型船をFRPで製作し、直進安定性を考慮して、船尾に安定フィン4枚を設けた。このビークル内部に、市販の小型軽量の水中ポンプを搭載し、これを駆動して水ジェットを噴出する構造とした。噴出孔は船首・船尾に数カ所設けた。水の取り入れ口(インレット)は運動による影響の少ない、模型中央に数カ所設けた。
2.流体力計測実験
上記の海中ロボットの操縦運動中の流体力特性を明らかにするため、(1)斜航実験、CMTなどの拘束模型実験を実施し、解析を行った。その際、流体力特性の数学モデルにはcloss-flowモデルを開発し、その有効性を確認した。また、水ジェットによる噴出実験は、停止状態から、種々の運動の局面において、適切な推力が発生可能かについて実験で確認した。その結果、速力に応じた水ジェットを噴射すれば、適切な制御力が得られることがわかった。なお、前述のビークルの流体力特性の数学モデルは水上の船舶にも適用できることが判明し、船舶の操縦運動の新しい数学モデルとして、別途、研究論文を作成した。
3.制御方式の検討
水中ロボットの運動特性は、上記の流体力計測結果を基に、コンピュータシミュレーションを行い、その性能を確認した。その結果、複数のウォータージェットを制御することによってビークルを自在に操縦制御できることが確認できた。
以上の基礎的な研究成果から、水ジェット推進・制御方式による水中ロボットが可能なことがわかり、今後は改めて研究計画を作成して、実際にビークルを自走させる実用的な研究を進める予定である。
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