| 研究課題/領域番号 |
21K04507
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
平尾 春華 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (50711321)
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| 研究分担者 |
國分 健太郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究副系長 (50358404)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ジャイロ効果 / 動揺低減 / 洋上風力発電 / ピッチ動揺軽減 / 浮体式洋上風力発電 / 振動水柱 / ジャイロ / 動揺軽減 / フライホイール |
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| 研究開始時の研究の概要 |
浮体式風力発電施設の浮体ピッチ動揺低減の手法を検討する。振動水柱を用いることで、復原力の低下、抵抗の増加による動揺軽減効果が見込まれる。フライホイールのジャイロ効果を用いて浮体のピッチ運動をロール運動に変換することによるピッチ運動の低減効果が見込まれる。
本研究では、2つの要素検討を行い、その後、系全体の動揺軽減効果を確認する。要素検討は、①タービンとフライホイールの連成効果の確認の水槽試験と数値計算、②フライホイールのジャイロ効果の確認試験を行う。最終的に、提案する動揺低減装置を組み込んだシミュレーションによって系全体の動揺低減効果を確認する。
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| 研究成果の概要 |
ジャイロ効果によりフライホイール回転数が大きくなるにつれ、共振周期が長周期側に移動したことを確認した。フライホイールのジャイロ効果によって変化した共振周期と波周期が近い時は回転がない時よりもピッチ動揺が大きくなり、フライホイールのジャイロ効果によって変化した共振周期と波周期が離れている時は回転がない時よりもピッチ動揺が小さくなることを確認した。水槽試験では、回転数が小さい時の方が共振周期と波周期が近く、大きい時の方が共振周期と波周期が離れている結果となった。そのため、ピッチ動揺低減効果が見込まれるフライホイール回転数以上でのフライホイールの回転が必要であるとの知見を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
洋上風力発電施設では火力発電等と比較し発電品質が悪いとされていて、その原因は風車部への風の流入速度の変化である。そのため、ピッチ動揺の軽減を目的として、フライホイールのジャイロ効果に関して、洋上風力発電施設への適用を研究した。その結果、洋上風力発電施設のバージ型浮体への適用に関しての知見を得られた。ジャイロ効果により非常にピッチ振幅が小さくなるため発電品質への寄与は大きいが、投入したエネルギーを考慮すると本研究で想定した風力発電への応用には課題が多いとの知見が得られた。一方でバージ型浮体の動揺低減との分野では設置作業船等への応用性から、早期の実現の可能性が見込まれる。
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