| 研究課題/領域番号 |
16K14515
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
有馬 正和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70264801)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 密度差エンジン水中グライダー / 浮力調整装置 / 姿勢制御機構 / 自律型水中ロボット |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、一切の動力を用いず、海中の密度躍層がもつ物理的性質を利用した「密度差エンジン」を提案し、これまでにない新しい水中グライダーの実現可能性を明らかにすることである。海洋の自然エネルギーを最大限に活用する、密度差エンジンによる自律型水中グライダーを実現することができれば、海洋における豊かな生態系を育む躍層付近の調査を効率的に行うことが可能となる。本研究では、バッテリーなどの動力源を用いずに推進することのできる試験機体を設計・製作し、水槽試験によってそのグライディング性能を解析して、「密度差エンジン」の有効性・妥当性を評価する。
初年度は、水中グライダーが密度躍層間を往復しながら潜入と浮上を繰り返して前進するために必要となる以下の機能について検討を行った。
・浮力調整機構 純水（比重1.0）と塩水（比重1.05）で密度躍層を作成するので、機体の比重が1.025程度になるように調整を行う。実際の海では、塩分濃度が3%程度なので、より厳密に調整する必要があるが、十分な水深を確保して潜航速度が出るようにしないと失速をする可能性が生じる。
・姿勢制御機構 水中グライダーは、翼にはたらく流体力を利用して前進するが、グライディング性能を向上させるために揚抗比の大きな翼形状を採用すると抗力が大きくなって、密度躍層貫通時の抵抗が大きくなってしまう。適切な翼を取り付け、潜入時には機首下げ姿勢を、浮上時には機首上げ姿勢をとるようにする必要がある。機体後部に薄膜メンブレン構造を取り付けて、潜航時には水圧で機体体積を小さくして浮心を前方に移動させて機首上げを実現し、逆に浮上時には浮心を後方に移動させて機首下げを実現することが有効であることを明らかにした。
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| 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
研究費補助金の申請時の計画に従って、密度差エンジン水中グライダーの検討が進められているので。
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| 今後の研究の推進方策 |
交付申請時の実施計画に従って、進めていく。当初、２年目に計画していた実験水槽の検討を済ませ、大型アクリル水槽（長さ2.2m×幅0.5m×深さ1m）を購入することができたので、密度差エンジン水中グライダーの試験機体を設計・製作して、実験を行うとともに、必要な改良を加える。また、実海域での実用機体の開発に向けて、エネルギー効率の評価などを進めていく。
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