外気変動による海上輸送中の多段積みコンテナ内部の三次元熱流動と高精度な汗濡れ予測

• 研究課題/領域番号: 22K04627
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分25020:安全工学関連
• 研究機関: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 研究代表者: 川原 秀夫 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80300622)
• 研究分担者: 笹 健児 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (10360330) ; 大澤 輝夫 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80324284)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 多段積みコンテナ / 日射量 / 温度 / 湿度 / 汗濡れ / 気象 / 時空間変動 / 熱物質移動

研究開始時の研究の概要

本研究では伝熱工学に加え、船舶海洋工学、気象学、統計学など異分野の研究手法を組み合わせることでコンテナ貨物の損傷に至る状況を評価し、汗濡れ確率を最小化するための方法論を構築するため、①から④にて実現する。
①異なる複数の海洋および狭小海域からなるアジアから欧州航路にて生じる複雑な気象変化の特性およびコンテナ汗濡れの推定に必要な簡易モデル化
②コンテナの積荷港の統計データを調査し、積載時のコンテナ内の温湿度を初期値設定
③各コンテナ位置での日射量・外気温の三次元計測および境界値設定
④項目①から③を組み込んだコンテナ内への熱流動モデルの構築、コンテナの汗濡れ確率を最小化する新時代の運航評価システムの提案

研究実績の概要

世界中に海上輸送される年間18億トンのコンテナ貨物は輸送中に大きな外気変動が生じると内部に凝結現象（以下、汗濡れ）が起こり、積載貨物が水浸しとなるリスクを抱えている。関連研究にも関わらず有効な対策が進まない現状について、申請者らはこれまで全く焦点が当てられていない次の4項目の実現が必須と考えた。①大きな緯度差、異なる複数の海洋および狭小海域からなるアジアから欧州航路にて生じる複雑な気象変化の特性分析およびコンテナ汗濡れの推定に必要な簡易モデル化，②各コンテナの積荷港の統計データを調査し、積載時のコンテナ内の温湿度を初期値設定，③多段積みされた各コンテナ位置での日射量・外気温の三次元計測および境界値設定，④項目(1)を組み込んだコンテナ内への熱流動モデルの構築およびコンテナの汗濡れ確率を最小化する新時代の運航評価システムの提案
本研究では食品工学や伝熱工学に加え、船舶海洋工学、気象学、統計学など異分野の研究手法を組み合わせることでコンテナ貨物の損傷に至る状況を高精度に評価し、汗濡れ確率を最小化できる新しい方法論を構築する。
今年度は，上記の①の項目について検討した．対象とするアジアから欧州航路は緯度差が約50°あり、東南シナ海、インド洋、地中海、大西洋など水温をはじめ特性が大きく異なる海洋がマラッカ海峡、紅海、スエズ運河、ジブラルタル海峡など多くの狭小海域にて接続されている。申請者らは航路上の気象変化を現在計測中であり、緯度差や異なる海洋に起因する長期的な温湿度の変動に加え、狭小海域や沿岸域では短期的な変動も見られ、「外気温≒露点温度」等の関係から春季の往復航海にて5回ほど汗濡れが発生しうる可能性を示した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画していた研究項目の4つのうち，昨年度は第1項目についてほぼ実行することができた．

今後の研究の推進方策

今年度は残りの3項目について，計画通りに実行していく予定である．