2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K06169
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
山川 淳也 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (10546138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 秀久 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (00332635)
江藤 亮輔 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 助教 (20761480)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 交通機械 / 車輪走行 / すべり率 / 牽引力 / 相互作用 / 砂の流動 / 沈下 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砂質土上を走行する車輪に作用する応力分布とその時間的な変化をより詳細に測定するために複数個の荷重計を車輪踏面に連続して配置した剛性車輪を製作した。自然状態における砂質土（豊浦砂）において単輪による走行実験を繰り返し行ない，すべり率，輪荷重等の条件を変えて，沈下量，駆動トルク，牽引力，車輪接地面の応力分布などのデータを収集した。車輪と砂の接触状態は透明な側壁を通して撮影し，粒子画像速度測定法(PIV)により砂粒子の速度分布と流動パターンに関するデータを収集した。それらの流動パターンが遷移するときの応力分布の変化を捉えるために複数個の荷重センサで測定しているが，センサ取り付け部に構造上の問題があり，車輪の改良を行っている。５個のセンサの内，３個のセンサで比較的良好なデータが取得できているため，これらのデータを使って解析を進めている。収集データ数が限られるため，パターン遷移の条件等を解明するまでには至っていない。砂質土内部の応力分布については実験と同じ車輪走行条件で有限要素法などの数値解析が必要であるが，研究環境で使用可能な汎用の数値解析ソフトウェアに計算上の制約があることから，研究で必要となる数値計算が困難であることが分かった。他の計算方法にて解析が可能か再検討を行った。なお，本研究で計測したデータの一部を投稿論文に活用した。
車輪の走行性に関しては，これまでに明らかとなった地面との相対速度であるすべり速度と沈下量，駆動トルク，走行抵抗並びに牽引力の関係を用いて，模型車両の車輪すべりを抑制する制御方法に応用して，実験による検討を行った。模型車両に適応した制御方法について学会で発表した。
また，学会・研究会等において関連する研究の報告，講演会の聴講，他の研究者と意見交換するなど，研究遂行のための情報を収集した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
砂質土の流動パターンが遷移するときの応力分布の変化を捉えるために複数個の荷重センサで測定しているが，これらのセンサの調整に時間が掛かっていることに加え，計測車輪の構造上の問題が明らかになった。このため，収集したデータ数が限られ，パターン遷移の条件等を明らかにするには至らなかった。有限要素法における数値解析では，これまでに使用していた学校契約ソフトウェアのライセンス更新がなされなかったことから，これまでの研究室の資産が活用できていない。別のソフトウェアで検討を行ったが，機能に制約があることから所望の数値解析が行えないことが明らかとなった。別の解析方法が行えないか検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
できるだけ早い時期に計測車輪の改良を終了し，実験装置を用いてのデータ収集ならびに数値解析による検証を継続する。収集した実験データと数値解析の結果から，流動パターンの遷移について解明するとともに，車輪と地面の相互作用により生じる沈下や駆動力の発生メカニズムを明らかにする。特に，十分なデータを収集することで，応力分布の時間的な変化を捉える。また，数値解析についても別の方法が可能であるか引き続き検討する。
車輪の走行状態をモニタリングして車輪のすべり抑制のために駆動トルクまたは回転速度を適切に制御する方法を検討し，車輪走行システム（単輪）に制御プログラムを実装して実験を行い，すべりの抑制効果を検証する。
研究成果は学会・研究会等において報告する。また，講演会での聴講，他の研究者を訪問して意見交換するなど，研究遂行のための情報を収集する。
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| Causes of Carryover |
前年度の未使用額が比較的大きかったために積み残しが増加した。装置の改良に時間が掛かったが，車輪構造の修正自体に新たな購入は必要がなかったために使用額は生じなかった。今後の実験の進展に伴い，新たな計測器の購入に当てる予定である。
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Research Products
(2 results)
