波浪エネルギーを船舶推力へ変換する装置の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355035
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 内藤 林 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20093437)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 淳彦 (株)森技術研究所, 所長 ; 箕浦 宗彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30294044) ; 高木 健 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90183433) ; 別所 正利 日本大学, 理工学部, 講師 ; 一色 浩 (有)数理解析研究所, 代表
• Keywords: 船首可動翼 / 抵抗増加の軽減 / 有効作動海域 / 翼収納システム / 船体運動の軽減 / 船首固定翼 / 翼のスラミング

Research Abstract

最終年度としてとして次の研究成果を得た。
1)船首可動翼の制御について考察を深め、可動翼を制御するための入力信号を明確にすることが必要であることから、船首船底圧力を制御信号に選定することにし、その可能性を調べる実験を行った結果、船首船底圧力と、翼への流入迎角の間には明確な相関関係があることが実験的にも明らかになった。船首船底圧力の計測は容易であり、圧力計測装置は安価なことから、良い制御信号であるとの結論を得た。
2)船首船底圧力と、翼への流入迎角の間の周波数応答関数(A)を求めた。更に、その結果を使い時間領域のインパルス応答関数(A)を求めた。それを使い、規則波中で予測した流入迎角とその実測値を比較し、船首船底圧力を使って船首翼への流入迎角を十分な精度で予測できることを示した。
3)船首船底圧力を使って不規則波中における船首翼制御の初歩的な検討を、下記の手順で計算機シミュレーションを行い検討した。
(1)船首翼が最も推力を出す場合の、船首船底圧力と翼への流入迎角の間の周波数応答関数(B)を求める。
(2)それの時間領域の表現である、インパルス応答関数(B)を求める。
(3)船首船底圧力の実側値とインパルス応答関数(B)から求められた信号をリファレンス信号とし、船首船底圧力の実側値とインパルス応答関数(A)から求められた信号の差を補償する制御回路を設計した。
(4)船首固定翼の場合と可動翼の場合について推力を計算比較したところ、可動翼にすることで固定翼が発生する推力の1.5倍以上の効果が有ることがシミュレーション上で確認できた。
(5)翼への流入迎角が15度以上になった時、翼は失速するが、その影響は統計的等価線形化手法を使って考慮した。本来、失速しないように制御することが可能であり、今後その制御法を考察する。
4)船首翼を制御することで、推力発生だけでなく大幅な横揺れを軽減できることを昨年の研究で示した。更に、コンテナー船などの場合、ラッシングレスコンテナーにすることの可能性について検討を行い、その可能性が大きいことを示した。これは、アンチローリングフィンは船体中央に設置するよりは、改良を加えて船首に設置するほうが、よりフィンの有効性を拡大することになり、効果的であることを示すものである。
5)波エネルギーの有効利用の可能性をより一層広げるために、船首にムーンプールを作り、そこに設置したウェールズターピンでエネルギーを吸収しそれを船内電源に利用する方法に関する基礎的検討を行った。ムーンプールを造るために船内空間を一部使うことになる経済的損失との兼ね合いがあるが、一つの大きな可能性を示すものである。

Research Products

• [Publications] Shigeru Naito: "Reduction of Added Resistance and Thrust Generation by Using a Bow Wing in Waves"Proc.of 3^<rd> New Ship and Marine Technology. 231-242 (2002)
• [Publications] Shigeru Naito: "Bow Wing Control on Thrust Generation"Proc.of 5^<th> Pacific/ Asia Offshore Mechanics Symposium. 227-232 (2002)