2015 年度実施状況報告書

災害時における緊急用空気膨張式浮桟橋の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号	15K16315
研究機関	広島商船高等専門学校
研究代表者	岸拓真広島商船高等専門学校, 商船学科, 助教 (70748938)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード	海洋構造物 / 津波防災工学
研究実績の概要	本研究では、災害時に孤立した沿岸地域や離島の人命救助および物資輸送を確実に確保するために、ゴムや合成繊維などの材質を直方体のインフレータブルな「緊急用空気膨張式浮桟橋」の開発研究である。本浮体はほとんど喫水がない超軽量浮体はであり、空気を抜くことにより浮桟橋自身がシート上になり、これをドラムによる揚収機で回収できる。常時の利用法として工事用の仮設浮桟橋への使用が考えられ、緊急時には、場所を極力選ばずに使用できるものとすることが目的である。そのために係留手法は重要な設計項目である。インフレータブルな浮体自身に最も負荷のかからない手法はドルフィン係留であるが、設置に手間がかかる。そこで新規的な係留手法の研究開発を行っており、現在は、スパーとドルフィン係留を合わせた係留方法について検討を行っている。さらに、本浮桟橋の利用対象やその稼働を考慮し、運用ならびに基本設計を行った。特に超軽量の浮体構造物なため、荒天時の浮体動揺や動揺に伴う海水打ち込みにより、その衝撃で浮体壁が破損する可能性が推定される。そこで、利用が考えられる港湾の波や風の特性や、係留可能でかつ緊急物資搬送に適している対象の船舶の諸元の絞り込み等を行った上で基本設計を実施した。平成28年度については昨年度計画予定であった水理実験を実施、性能評価を行う。また、今後の多義的な調査を目的とした数値シミュレーションの適用性の検討も同時平行で行ってきた。特に、薄い膜上の材質なため、衝突に対する構造設計やそれに伴う浮体運動の把握は重要性が高い検討項目である。平成28年度前期までに本研究室で研究されてきた粒子法による数値シミュレーションに本研究課題で必要な事項についての改良を実施している。
現在までの達成度 (区分)	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平成27年度の計画では、基本設計による模型製作と性能評価試験までの実施となっていた。しかし、インフレータブルな浮体の実験模型は、製作が想定以上に難しく平成27年度までに完成に至れなかった。平成27年度の中で、浮体の挙動と圧力の作用の因果関係を明確にするため、これを事前に確認する小規模な実験を実施したが、概ね既存の研究に従った結果となっている。この実験に使用する器具を（風力計、浮体運動計測用補助機器（電源等））購入している。平成28年度の水理実験の結果をもとにインフレータブルな改良型の模型を製作し、平成29年度に性能評価実験を実施に予定である。次に今年度、風荷重の作用の数値シミュレーションの適用のために必要なシミュレーション改良、その適用性の検討を行った。検討には風洞水槽にて風下中における漂流運動についての水理実験を実施し、その再現を数理シミュレーションで実施した。結果として概ね一致しているが、水面と平行な面における回転運動に対しての運動について改善が必要がみられた。また、平成27年度後半より薄膜構造を適用できるようなプログラムの改良を行っており、この検証実験も実施した。この検証については引き続き実施を行い、平成28年度までに開発中の数値シミュレーション適用性について検討できる研究ペースで検討が進んでいる。
今後の研究の推進方策	平成28年度は、平成27年度実施予定であった水理実験の実施、数値シミュレーションの改良と再現性の確認を行うことが大きな研究項目である。浮体の衝撃に関する項目については浮体周辺へ作用する圧力分布の測定で十分であると考えられ、次年度まずはインフレータブルなものとほぼ同様の模型において、圧力等を多点で計測を行い、浮体の挙動と圧力の作用の因果関係を明確にする。この結果とまた数値シミュレーションの結果で比較検討し、再現性の検討を行う。係留においては既に予備実験を数回実施しており、継続して、安定した係留を行うことができる手法について実験と検討を行う。しかし、新規的な手法ゆえに今後も有識者の意見等を参考にしながら改良を加えていきたいと考えている。そして平成29年度までにインフレータブルな実験模型の製作を行い、この模型による実験を実施する。
次年度使用額が生じた理由	平成27年度製作予定であった、実験模型の製作を平成27年度から平成28年度に変更したいため。
次年度使用額の使用計画	平成28年度　水理実験用模型（浮桟橋ー【基礎型】）（１式×30万円）