方向スペクトル波中の浮体の挙動に関する研究

1994 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 04045026
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 大学協力
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 平山 次清 横浜国立大学, 工学部, 教授 (00018061)
• 研究分担者: MORISHITA El サンパウロ大学, 工学部, 助教授 ; NISHIMOTO KA サンパウロ大学, 工学部, 助教授 ; TANIGUCHI Ce サンパウロ大学, 工学部, 教授 ; TACHIBANA To サンパウロ大学, 工学部, 教授 ; 宮川 清 横浜国立大学, 工学部, 助手 ; 馬 寧 横浜国立大学, 工学部, 講師 (30251755) ; 上野 誠也 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (60203460) ; 井上 義行 横浜国立大学, 工学部, 教授 (60126373) ; MORISHITA Elio-mitio UNIVERSITY OF SAO PAULO,A.PROFESSOR
• 研究期間 (年度): 1992 – 1994
• キーワード: 浮遊式海洋構造物 / 方向スペクトル波 / 耐波性能 / 傾斜状態 / 長周期運動

研究概要

海洋開発において安定したプラットフォームを提供しうると言うことで重要な位置を占める浮遊式の海洋構造物は、海底石油開発、海上空港、海洋居住空間構築用等の基盤として注目されており、しかもより苛酷な外洋波浪中での運用にも耐えられる事を示す事が要求されつつある。本協力研究は、そのような中でも建造実績のある石油掘削、生産用海洋構造物を対象として、過酷な外洋波浪環境としての短波頂不規則波(方向スペクトル波)中での耐波性能推定法の開発を目指すものであり、日本及びブラジル両国の実情に応じた協力研究を実施したものである。
初年度は先ず浮遊式海洋構造物を使用する外洋波浪環境の実態把握のため浮遊式海洋構造物の外洋波浪(方向スペクトル波)環境下に於ける運用の実情をみた。これには外洋での海底石油の生産現場を有するブラジルが適しておりブラジルに於て現地調査を行った。そのために日本からブラジルに研究者を派遣し、海底石油生産現場において各種浮遊式海洋構造物(船タイプも含む)の運用の実態、外洋波浪環境の実態についてブラジル側と共同の調査を行った。
更に試験水槽に設置されている方向スペクトル波造波機を使用して方向スペクトル波中での浮遊式海洋構造物の運動、構造応答実験等を実施し、方向スペクトル波中での浮体の運動応答,構造応答を推定する方法の開発を検討するとともに、実験結果との比較を行う事によってその信頼性を確認した。方向スペクトル波中での流体力、構造強度推定法については基礎的な検討をするため方向スペクトル波の造波および解析実績のある横浜国立大学に於て共同研究を行った。また、そのためブラジルから研究者を招聘した。
2年度目には前年度の共同研究を踏まえて方向スペクトル波中での浮遊式海洋構造物の挙動推定の為に入射角別に規則波中の応答を推定出来る計算プログラムを特異点分布法により作製した。特に安全性の観点から傾斜状態でも計算可能なプログラムとした。
方向スペクトル波中での長周期波浪漂流力の計算法に関しては不明な点が多いのでブラジルに研究者を派遣し共同研究を行った。それとともに確認のために実験を共同で行った。但し実験は横浜国立大学の設備でのみ可能であるためにブラジルより研究者を招聘した。その結果方向スペクトル波中で比較的精度良く長周期運動を推定出来る実用計算手法が提案できた。
また長波頂スペクトル波中での実験及び計算はブラジル側でも可能であるので日本より研究者を派遣した時にその点についても共同研究を実施し方向スペクトル波中での推定方法が長波頂波中でも適用可能である事を確認した.
最終年度である本年度は、まず前年度開発したプログラムを使用して種々の方向スペクトル波中での運動、構造応答など挙動推定計を実施し、どのような状況で安全性に問題が生ずるかを検討した。また傾斜時にも本計算プログラムが有効であることを確認するため20度程度縦横同時に大傾斜した状態での方向別周波数応答関数を計算し実験結果と比較確認した。
さらに石油掘削用の浮体だけでなく、長大な海上空港といった浮体についても計算、実験の両面から検討し、この様な長大浮体では方向スペクトル波中に於て、剛体モードの運動だけでなく弾性体モードの運動を考慮に入れる必要性を明かにした。
この様な実験結果と計算結果の取りまとめおよび方向スペクトル波中6自由度運動計測の追加実験指導のため研究者をサンパウロ大学に2名派遣するとともに最終的な全体取りまとめの為にブラジル側責任者を招聘した。

研究成果

• [文献書誌] 竹沢誠二、平山次清 他: "方向スペクトル波中の超大型海洋構造物応答実験" 日本造船学会論文集. 172. 57-68 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 竹沢誠二、平山次清 他: "セミサブの方向スペクトル波中に於ける長周期運動の簡易推定法" 日本造船学会論文集. 174. 289-296 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 平山次清、馬 寧、上野誠也: "長大柔軟構造物の方向スペクトル波中応答特性" 第12回海洋工学シンポジウム. 第12回. 145-154 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 平山次清、馬 寧、上野誠也: "保留された長大弾性体の波浪中運動及び構造応答特性" 日本造船学会論文集. 175. 139-150 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 平山次清、馬 寧: "長大浮体の方向スペクトル波中弾性応答及び保留系の挙動" 日本造船学会論文集. 176. 193-201 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.HIRAYAMA,N.Ma,S.Ueno: "Influence of flexibillity on the motions and deflections of an airport-oriented floating offshore structure." International Conference on Hydroelasticity in Marine Technology(Trondheim,Norway). 377-387 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Takezawa, T.Hirayama et.al: "Experiments on Responses of Very Large Floating Offshore Structures in Directional Spectrum Waves" Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 172. 57-68 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Takezawa, T.Hirayama et.al: "Simple Estimation Method of the Slow Drift Motion of a Semi-submersible in Directional Spectrum Waves" Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 174. 289-296 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Hirayama, N.Ma, S.Ueno: "A Study on the Responses of Huge Floating Compliant Offshore Structures in Directional Spectrum Waves" 12h Ocean Engineering Symposium. 145-154 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Hirayama, N,Ma, S.Ueno: "On the Response Characteristics of Motion and Deflection of Moored Long Flexible Floating Body in Waves" Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 175. 139-150 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Hirayama, N.ma: "A Study on the Hydroelastic Response of a Large and Long Floating Offshore Structure and Behaviors of its Mooring System in Directional Spectrum Waves" Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 176. 193-201 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Hirayama, N,Ma, S.Ueno: "Influence of Flexibility on the Motions and Deflections of an Airport-oriented Floating Long Offshore Structure" International Conference on Hydroelasticity in Marine Technology. 377-387 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より