| 研究課題/領域番号 |
19H02360
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
梅田 直哉 大阪大学, 大学院工学研究科, 名誉教授 (20314370)
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| 研究分担者 |
松田 秋彦 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(神栖), 主幹研究員 (10344334)
牧 敦生 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50556496)
酒井 政宏 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30845334)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | risk analysis / parametric rolling / pure loss of stability / broaching / autonomous ship / stochastic approach / stability criteria / chaos control / water on deck / short-crested waves / automatic steering / stochastic model / 自動運航船 / パラメトリック横揺れ / 甲板滞留水 / 転覆確率 / カオス制御 / 短波頂不規則波 / 波乗り / 風力推進 / ブローチング / 非損傷時復原性 / 最適制御理論 / 復原力喪失 / 加速度 / 最適制御 / 非線形力学系 / リスク評価 / 確率論的平均化法 / クリティカルウエーブ法 / 荒天航行 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
国際海事機関IMOで議論が始まっている、船舶転覆のリスク評価による設計基準と操船基準の策定に必要となる、波浪中における船舶復原性転覆リスクの推定法を構築するための研究を行います。すなわち、船舶がその１生涯で運用中に転覆または大傾斜事故を生じる確率とその被害度を計算で推定し、模型実験などで検証することが求められています。このため、これら危険確率の理論推定に確率微分方程式による方法を導入しその検証に新たな展開を工夫します。本研究ではこれらに加え、無人化、自動運航への対処も行うこととします。すなわち、人間の操船と最適制御理論による自動運航の対比より、荒天操船の将来を切り拓く方法論を導きます。
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| 研究成果の概要 |
パラメトリック横揺れ、追波中復原力喪失、ブローチングのそれぞれについて、短波頂不規則波中を自由航走する模型船の実験を実施し、そこから得られる危険確率と、独自に構築した数値計算モデルによるシミュレーションによる危険確率を比較し、両者の信頼区間が一致することで、転覆リスク評価法を確立した。そこから、平均化法、最適制御理論、カオス制御や確率微分方程式などを用いて、船上でリアルタイムに求めうる簡易操船ガイダンスを提案して自動運航船への応用の道筋を作った。さらに、甲板滞留水の影響についても、模型実験や浅水波理論により、そのメカニズムを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでのほとんどの船舶は船上の操船者の的確ではあるがあいまいな判断により荒天下でも安全な航海を行ってきた。本研究では、この判断を力学原理と確率理論により転覆リスク評価法として置き換えることで行い、その妥当性を実海域と相似な波頂不規則波中の模型実験により検証できた。これにより、将来安全な自動運航船を実現することで、労働力不足に対応できる物流システムの構築、ヒューマンロスによる事故の廃絶に実現可能性が出てくる。また、IMOの新しい復原性基準に本研究成果の一部が反映された。
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