排水量型超高速コンテナ船の横揺れ・操縦性能向上システムの開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555243
• 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: 上野 誠也 横浜国立大学, 工学研究科, 助教授 (60203460) ; 馬 寧 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (30251755)
• キーワード: 超高速線 / 排水量型 / 横揺れ / 操縦性 / 制御 / フィン

研究概要

今年度は前年度の研究結果明らかになった舵、フィンによる横揺れ応答の基本特性に基づき舵、フィンを連動させた場合の最適な制御方法についてシミュレーションにより検討した。制御方法としては操縦運動方程式に横揺れ運動を連成させ、状態方程式表現による多変数フィードバックとした。この場合評価関数に任意性があるので若干の試行錯誤が必要であった。その上で数値シミュレーションにより舵面積およびフィン面積と位置を種々変化させたた結果最適な組合せを見いだす事が出来た。
その結果に基づき、排水量型超高速コンテナ船の2.5mモデルに舵、フィン制御装置を組み込み、操縦運動下、波浪中での横揺れ制御実験を行いシミュレーション結果とも比較しほぼ予想通りの結果を得た。
なおシミュレーションでは波浪中横揺れ強制モーメント推定が必要であるが、ここでは簡便法として以前の追い波浪中実験で計測された横揺れ角度から角加速度を求め、これより慣性モーメントを掛けて反力モーメントを求め使用した。勿論復原モーメント、減衰モーメント、付加慣性モーメントは差し引いている。また水槽実験での計測項目は前年度とほぼ同じとしたが排水量型の一軸超高速船はプロペラ反動トルクにより定常傾斜が出るので、プロペラは二重反転プロペラを使用した。