光ファイバセンサによる船体構造のリモートモニタリングに関する基礎研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450376
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金原 勲 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50011101)
• 研究分担者: 大澤 勇 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00143389) ; 鈴木 敏夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20010895) ; 影山 和郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50214276)
• キーワード: 光ファイバセンサ / リモートモニタリング / 船体構造 / 構造安全性 / ひずみ計測 / AE計測 / 海水環境 / 耐久性

研究概要

レーシングヨットに光ファイバセンサを敷設し、艇体の縦曲げ変形(ひずみ分布)と荷重が集中する部位のバルクヘッドの横強度(ひずみ分布)を計測する船体構造モニタリングシステムを構築し、海外べ一ツキャンブ(ニュージーランド)に計測拠点、日本に解析システムを設置することにより、リモートモニタリングシステムおよび構造安全システムを開発した。実際に遠隔操作およびリモートセンシングを実施した。
大型で複雑な構造様式を有する船舶に光ファイバセンサを適用することを目的に、敷設性や取り付けの容易なひずみ計測システムを試作した。本装置はファイバ・ブラッグ・グレーティング方式の光ファイバひずみセンサをFCコネクタにより直列に配置したもので、センサ自身はカバー等により外環境から保護されている。標点に相当する部分を被測定物に取り付けることによりその標点間の変位(ひずみ)を温度とともに計測する。温度情報によりひずみの温度補償を可能としているのが特徴である。
FLDV方式の光ファイバセンサの高い周波数特性を利用して、複合材料のAE計測への適用を昨年度に引き続き実施した。特にS/N比を改善するために、昨年度までの反射型センサを改良しループ型センサシステムを新たに開発し、その感度向上とS/N比改善を確認した。
海水環境を模擬した試験を実施した。光ファイバおよびその被覆方式の耐久性を、繰り返し疲労荷重負荷曲げ試験によって確認した。被覆材の種類(GFRPとCFRP)および接着剤樹脂(不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂およびエポキシ樹脂)が耐久性に及ぼす影響を調べた。

研究成果

• [文献書誌] K.Kageyama et al.: "AE Detection in Composite Materials with Fiber-Optic Laser-Doppler Vibrometer"Proc 2nd Japan-France Seminar on Intelligent Materials and Structures. p.113-p.116 (1998)
• [文献書誌] I.Kimpara et al.: "Application of Fiber Optic Sensors to Detecting Acoustic Emission in Composite Materials"First Asian and Australasian Conference on composite Materials,Extended Absracts. Vol.2. p631-1-p.631-4 (1998)
• [文献書誌] 村山 英晶 他: "スマートストラクチャ概念の船体構造への適用に関する基礎研究(第3報)"日本造船学会論文集. 第184号. p.517-p.526 (1998)
• [文献書誌] 影山 和郎 他: "弾性波伝ぱ計測によるFLDVセンサの基本特性評価"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集(I). p.299-p.300 (1999)
• [文献書誌] 大澤 勇 他: "光ファイバセンサを用いた複合材料のAE検出の試み"第12回アコースティック・エッミション総合コンファレンス論文集. p.13-p.18 (1999)
• [文献書誌] H.Murayama et al.: "Structual health monitoring of IACC yachts using fiber optic distributed strain sensors : a technical challenge for America's cup 2000"SPIE's 7th Ann.Intern.Sympos on Smart Structures and Materials. (2000)