Freak Waveに対する衝撃破損限界と回避システムの開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16206082
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 湯原 哲夫 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (30345102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨田 宏 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発研究領域, 上席研究員 (60373411) ; 影本 浩 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40214275) ; 大和 克治 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (50220421) ; 谷澤 裕幸 独立行政法人海上技術安全研究所, 海上安全研究領域耐航復元性能研究グループ, グループ長(研究職) (70373420) ; 鈴木 克幸 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教授 (10235939)
• Keywords: Freak Wave / 破損限界 / 回避システム / 波浪衝撃荷重 / 弾性模型

Research Abstract

Freak Waveは海洋に突然現れる巨大な波浪であり,その発生原因は未だ解明されていない.このFreak Waveに遭遇した船舶の破損・沈没等を防ぐには,Freak Wave下での船体運動及び船体への波浪衝撃荷重を解明し,許容損傷と破損限界を定める必要がある.そこで全長2mの硬質ウレタン製弾性模型コンテナ模型船を用いた水槽試験を行った.
船速は0.5m/s(実船換算11.6knot, Fn=0.113)および及び0.3m/s(実船換算6.96knot, Fn=0.068)であり,また波向きは正面向波(180deg)及び斜波(150deg)の2種類である.そして計測項目は,船体各断面の曲げモーメント,船体運動(Heave, Pitch, Roll),船首加速度,船首相対水位,ビデオによる船体運動の撮影である.実験に用いた波は,規則波,規則波に線形集中波を重畳させた波,そしてBenjamin-Feir変調理論に基づく不安定波である.最大波高と平均波高の比は2〜3の値になるように設定した.また,実験と併せて非線形ストリップ法のプログラムであるSRSLAMによる数値シミュレーションも行い,両者の比較検証を行った.実験の結果,波高に関しては,規則波(有義波)波高が曲げモーメントは集中波波高にほぼ比例して大きくなった.実験前の段階では,曲げモーメントが波高増加に対してある程度の値のところで収束するような予測もあったが,そのような挙動は観察されなかった.また波長については,規則波波長は最大曲げモーメントに大きな影響を与え,波長船長比が1に近いときにその最大値を与えることが判明した.線形集中波とBenjamin-Feir不安定波における曲げモーメントへの影響に差はみられず、また船長方向の遭遇位置も大きな影響がないことがわかった。一方、船速は曲げモーメントに対して大きな影響があることがわかった。