2016 Fiscal Year Annual Research Report
自律型OBEM計測システム用海中ビークルの着底位置制御に関する研究
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26289336
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山口 悟 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00253542)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水永 秀樹 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40226246)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 海底資源探査 / 海中グライダー / OBEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低コストで効率的な海底資源探査を実現するために電磁探査用のOBEM (Ocean Bottom Electromagnetometer) を搭載するグライダー型海中ビークルによる自律探査システムを提案し，これに求められる機体の運動性能について調査するとともに，水槽試験用プロトタイプ機体の開発を実施した．
前年度までの調査結果にもとづき機体の翼形状の設計を行い，その性能を水槽模型試験により確認した．試験は九州大学海洋システム工学部門の高速回流水槽で実施し，定常流中における迎角試験と斜行試験を行った．試験結果を解析したところ数値流体力学計算結果は試験結果と概ね一致しており，数値流体力学計算による機体形状設計手法の有効性が確認された．さらに機体下部に搭載する耐圧容器による滑空性能への影響を調査するため，耐圧容器搭載状態の模型を用いた試験を実施した．その結果，翼下面に搭載した耐圧容器は翼のキャンバーによる遮蔽効果により，滑空性能に大きな影響を与えないことが確認された．
続いて模型試験結果にもとづき全長1.6mのプロトタイプを製作し，自由滑空試験によりその運動特性を調査した．試験は九州大学応用力学研究所の深海機器力学実験水槽で行った．その結果，垂直尾翼を取付ける前の試作機体は直進安定性に問題が有ることが確認された．このため固定式の垂直尾翼と可動式の水平尾翼を設計するとともに，これらを装着した場合の旋回運動性能を数値シミュレーション計算により検討した．計算では尾翼装着の有効性が確認できたため，今後プロトタイプの機体を改造して実海域試験の実施を目指す．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
自律型OBEM 計測システム用海中ビークルの機体設計は，ほぼ予定どおりに完了した．
一方で，センサの購入および機体製作の費用が不足したため，プロトタイプの完成が遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
自律グライダー型ビークルの機体開発と，海底における精密位置制御システムの開発を実施する．プロトタイプ機体とその６自由度運動方程式に基づき，潜航浮上時の機体運動シミュレーションプログラムにより運動制御システムの設計と検証を実施する．運動方程式に用いる流体力係数は昨年度に実施した小型模型試験結果と数値流体力学計算結果より求めることができる．また，実海域での運用を想定し，外乱の影響を考慮した最適制御理論に基づく状態フィードバックによる制御系を設計すると共に，プロトタイプ機体への制御系の実装とその有効性の検討を行う．
次に水槽試験により試作機の滑空・浮上試験を実施し，制御系設計に用いた機体の運動方程式の精度を確認する．また，実験水槽における機体の着底試験を行ない，開発された運動制御系の着底位置制御性能を調査し，提案する機体運動の制御方法の有効性を確認する．さらに水槽の造波装置により機体に擾乱を与え，制御系への外乱影響について調査すると共に実験結果に基づき着底位置制御システムに改良を加える．
機体の運動性能を確認するためには実験水槽の水深は不十分であり，また，造波装置による機体周りの擾乱と実海域の外乱は性質が大きく異なるため，水槽試験で着底位置制御システムの基礎的な性能が確認された後には実海域試験を実施する．実海域試験用機体としては昨年度製作された試作機に水中重量調節装置，重心移動装置，機体制御システムを搭載したものを用いる．
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| Causes of Carryover |
当初の予定していた機体搭載用流向流速計の購入にかかる交付額が申請額よりも少なかったため，計測器の購入ができなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額と交付額と合わせて，計測機器を購入する．
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Research Products
(2 results)
