| 研究課題/領域番号 |
17560711
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
渡辺 喜保 東海大学, 海洋学部, 教授 (20384935)
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| 研究分担者 |
鈴木 英之 東京大学, 工学系研究科, 教授 (00196859)
田村 謙吉 (独)海上技術安全研究所, 海洋開発研究領域, グループ長 (50373428)
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| キーワード | ライザー管 / CFRP / 継手構造 / 4000m水深 / 科学掘削 / 最適化 / 共振 |
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| 研究概要 |
(1)CFRP製管と金属製コネクターの継手構造の最適化
これまでの研究で対象としてきたCFRP製ライザー管は、CFRP製の管本体とその両端に位置する金属製コネクターから構成され、CFRP製管と金属製コネクターが機械的に結合する継手構造を有している。また、金属製コネクターとCFRP製管との継手構造として、互いにかみ合う7組の山を設けた構造を採用し、CFRP製管を構成する7層のヘリカル層の各層を対応する金属の山に引っかけ、周方向に巻いたフープ層で押さえる層構造を採用した。本年度の研究では、山の接触部の曲率半径、山の傾斜角、山と山との間隔(ピッチ)、ヘリカル層を締め付けるフープ層の厚さと配置位置をパラメタとし、CFRP製管の山の接触部および接触部と反対側の山裾の2箇所の応力を評価関数として有限要素法解析を実施し最適化を行った。その結果、1/5縮尺模型では、山の形状は山の曲率半径が10mm、ピッチが13mmで、層構成は0.3mmのヘリカル層の間に0.6mmのフープ層をサンドイッチ状に配置する継手構造が最適形状の一つであることがわかった。
(2)CFRP製ライザー管の軸方向振動特性の検討
4000mという深海でライザー掘削を行う揚合、ライザー管の軽量化と軸方向の高剛性化が重要である。既存の2500m水深用鋼製ライザー管の固有周期は、有限要素法による固有値解析を行った結果約3秒であった。これに対し、最適化された継手構造をもつ4000m水深用CFRP製ライザー管の固有周期は3秒弱として求まり、これにより、4000m水深用CFRP製ライザー管は掘削船の上下揺れと共振しないことが確認された。
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