| 研究課題/領域番号 |
20K04951
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
亀山 道弘 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40373427)
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| 研究分担者 |
藤本 修平 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80586686)
谷口 智之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20782460)
西崎 ちひろ 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70570993)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | パーシステントホモロジー / 時系列データ / 評価モデル / 表面摩擦 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では回転円筒試験装置から得られるトルクや回転数の時系列データを対象に位相的データ解析(Topological Data Analysis:TDA)を適用することで、円筒試験体の表面状態の違いを識別する解析手法を開発し、船舶運航時の水生生物の付着などによる船体汚損を判断することに役立つ手法とすることを目的としている。
本年度、回転円筒試験装置の計測項目のトルク・回転数に加え、初年度に追加した電力・電流・電圧の計測データの処理プログラムを作成し、円筒試験体の表面摩擦係数の時系列データを取得できるようにした。表面摩擦係数の時系列計測データは回転円筒試験体の回転数やトルクなど計測データに基づいて得られるが、表面摩擦係数の解析対象とする試験水には清水の他、より実船の条件に近い海水も対象とした。回転円筒試験装置で極力正確に計測データを計測するために装置自体の機械的な抵抗トルクの計測を行い、計測結果を表面摩擦係数の算出へ反映させた。
また、凹凸のない基準の円筒試験体を用いて、清水中での表面摩擦係数の時系列データを複数の回転数で取得し、基準となる試験データを取得した。更に、円筒試験体を実海域に浸漬させ、フジツボ類などの水生生物の付着状況が異なる円筒表試験体を作成した。
解析手法を反映したプログラム（初期版）を用いて、(1)音波エコーの計測データ（サンプリング間隔が細かい）と(2)回転円筒試験データの表面摩擦係数（サンプリング間隔が荒い）の解析を行い、特徴値の設定や機械学習モデルの適用方法など、解析手法の課題を明らかにし、プログラムの改良を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
回転円筒装置の水温の温度調整装置が故障し、その再整備と調整のために計測試験を実施できない期間が生じた。また、超音波エコーの時系列データを対象として評価プログラム（初期版）を適用した結果、学習モデルの適用の仕方とその評価結果が適切でないことが明らかになった。学習モデルでの判断の結果の信頼性を高める評価方法を作成するため、昨年度に作成したパーシステントホモロジーを利用した評価プログラム（初期版）を大幅に再構成・修正する必要が生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
フジツボ類などの水生生物の付着状況が異なる円筒試験体を用いて、回転数、水温、試験水の種類（清水、海水）などをパラメータとして回転円筒装置で計測試験を行い、各種条件での表面摩擦係数の時系列データを取得する。得られた表面摩擦係数の時系列データに対して解析用のプログラムを適用し、凹凸のない基準の試験体の基準データとの比較などにより円筒試験体の表面状態の識別を行う評価モデルの作成と改良を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度、フジツボ類などが付着した状態の円筒試験体を対象として、回転円筒試験装置による時系列データの取得実験を行う計画であった。しかし、回転円筒装置の水温の温度調整装置の故障などが生じ、装置の修理などに時間を要し、フジツボ類が付着した円筒試験体による表面摩擦係数の時系列データの計測実験を実施できなかった。フジツボ類などの付着状態の異なる円筒試験体の表面凹凸を観察・計測する機器の購入を見送ったため次年度使用額が生じた。
次年度において、表面凹凸のある円筒試験体を用いた試験を行うため、表面凹凸を観察・計測する機器を購入するために次年度使用額を使用する予定である。
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