超大型浮体構造物に於ける海洋環境外力による動的応答解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450408
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 井上 義行 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 教授 (60126373)
• 研究分担者: 荒井 誠 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00232025) ; 村井 基彦 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 助教授 (60292893)
• キーワード: 流力弾性 / 海震 / 超大型浮体構造物 / 異常波高 / 非線形流体力 / 流体干渉 / ディフラクション力 / ラディエーション力

研究概要

本研究では、横浜国立大学及びデルフト工科大学が協力して、物体回りの流体運動と構造変形との相互干渉を考慮した種々の流力弾性問題の実験や解析法を精査、推進し、超大型浮体に対する環境外力の評価法を確立する。また、流体荷重に対する構造系の応答を評価するための合理的かつ実用的な解析手法を完成する。実現が期待されている超大型浮体や既に実績はあるものの損傷事故等のある船舶海洋構造物の構造設計に対して、環境外力の評価法と構造応答の評価法を統合した合理的な設計法を提案する。また、これらの応用として、構造上有利な浮体形状の提案も試みる。
平成13年度は超大型浮体構造物の津波や海震による動的応答に薗する数値計算、超小型水槽による超大型浮体構造物の波浪中における動的応答の水理実験に関する研究を行った。これらの研究によって、津波荷重よりも直下型の地震による海震の方が構造に対して厳しい環境荷重であることが分った。
また、流体と構造の連成を考慮した解析を可能にするために、複数浮体に作用する1次および2次の流体力について計算精度等の問題点を検討した。これらよって、数値計算プログラムを倍精度にするとともに、パネルの分割数を大幅に増やすべく計算機の記憶装置を有効活用できるようプログラムを改良した。
さらに、異常波高時の海水打ち込みや、船底衝撃力などの非線形影響を調査した。この研究では、非線形流体力としては、横揺れ減衰力のみであったが、異常波高時にはディフラクション力やラディエーション力も明らかに非線形になっていることが分ったので、実用上どのようにその影響を取り入れるか検討する必要がある。また、流体荷重を受ける構造物の最適設計に関する研究を実施し、実際の海洋構造物の構造設計法に対する有益な指針を得た。

研究成果

• [文献書誌] Y.Inoue: "Effect of Viscous Roll Damping on Drift Forces of Multi-body Floating System in Waves"Proceedings of the 11^<11> International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.1. (2001)
• [文献書誌] Y.Inoue: "Non-Iinear Simulation of Relative Wave Height of Ship in Short Crested Irregular Wave"RINA International Conference Design and Operation for Abnormal Condition II, London, UK. (2001)
• [文献書誌] Y.Inoue: "Effect of Wind, Current and Non-linear Second Order Drift Forces On a Moored Multi-Body System in an Irregular sea"OCEANS2001, Honolulu, USA. (2001)
• [文献書誌] 井上義行: "超大型浮体構造物の津波による応答解析"日本造船学会、第16回海洋工学シンポジウム. 81-88 (2001)
• [文献書誌] 井上義行: "大型浮体に海震による応答解析"日本造船学会、第16回海洋工学シンポジウム. 89-96 (2001)
• [文献書誌] 村井基彦: "超小型水槽による水理実験に関する研究"日本造船学会、第16回海洋工学シンポジウム. 505-512 (2001)