| 研究課題/領域番号 |
16360435
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
船舶海洋工学
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
加藤 直三 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00138637)
|
|---|
| 研究分担者 |
鈴森 康一 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (00333451)
鈴木 博善 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (00252601)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
|
| キーワード | フレキシブルフィン / FMA / FEM / 空気圧アクチュエータ / CFD / 運動シミュレータ / 受動的変形胸鰭 / 非線形挙動 |
|---|
| 研究概要 |
この研究を通して、次の結論を得た。
1.フレキシブルアクチュエータの開発と解析
1)空気圧アクチュエータ胸鰭は内蔵している3本のフレキシブルマイクロアクチュエータ(FMA)の空気室の圧力を制御することによってフェザリング運動を行うことができる。
2)空気圧アクチュエータ胸鰭の流体力検証実験では、胸鰭運動装置内のモータがフラッピング運動、空気圧アクチュエータ鰭がフェザリング運動を行うことによって揚力型推進運動を実現でき、正負の推力発生を確認できた。
3)空気圧アクチュエータ胸鰭のFEM解析では、FMA単体及び空気圧アクチュエータ鰭の非線形挙動を解析することが可能となった。
4)弾性材料(シリコンゴム)の片面に横溝加工を施した受動的変形胸鰭では、各ストローク時での抗力差や推力発生を確認できた。
5)受動的変形胸鰭のFEM動解析では、非線形挙動の傾向を解析することが可能となった。
6)2本のFMAからなる空気圧アクチュエータを用いたマンタ型遊泳ロボットを、FEM解析を用いたFMAの断面形状の最適化とマンタロボットの全体モデルの挙動解析による設計に基づいて製作し、水中での遊泳が可能であることを確認した。
2.CFDを用いた運動シミュレータの開発
1)非定常、マルチブロック、オーバーラッピング・グリッド法によるナービエ・ストークス方程式の数値解法を用いて、胸鰭運動装置まわりの非定常三次元流れや流体力を、精度よく求めることが可能である。
2)上記の数値解法を、胸鰭運動装置を前後2対装着した水中ロボットに拡張し、そのまわりの非定常三次元流れや流体力の数値計算を可能として、水中ロボットの運動方程式に組み込むことによって、水中ロボットの運動シミュレータを開発した。
3)その水中ロボットの運動シミュレータによって、前進・後進、旋回などのいくつかの基本的な操縦運動や運動制御の数値計算が可能となった。
|
